M2103-TP1-Exo-2-corrigé

/**
 *
 * \file    ModuleProf.cpp
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    06/03/2018
 *
 * \version V1.0
 *
 * \brief   Classes Module et Prof, déclarations, définitions et tests
 *
 **/
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

namespace 
{

    class Prof;

    class Module 
    {
            std::string          myName;
            std::vector <Prof *> myProfs;
            
        public:

            Module (const string & Name = string ());
            
            string getName (void) const;
            void   display (void) const;
            
            void addProf (/*const*/ Prof * prof);
            void setName (const string & Name);
            
    }; // Module

    class Prof 
    {
            std::string       myName;
            vector <Module *> myModules;
       public:

            Prof (const string & Name = string ());
                       
            string getName (void) const;
            void   display (void) const;
            
            void addModule (/*const*/ Module * module);
            void setName   (const string & Name);
            
    }; // Prof

// Module

    Module::Module (const string & Name /* = string () */) : myName (Name) {}

    string Module::getName (void) const { return myName; }

    void   Module::display (void) const
    {
        for (Prof * pProf : myProfs)
            cout << pProf->getName () << endl;
        
    } // display()

    void   Module::setName (const string & Name) { myName = Name; }

    void   Module::addProf (/*const*/ Prof * pProf)  { myProfs.push_back (pProf); }

// Prof

    Prof::Prof (const string & Name /* = string () */) : myName (Name) {}

    string Prof::getName (void) const { return myName; }

    void   Prof::display (void) const
    {
        for (Module * pModule : myModules)
            cout << pModule->getName () << endl;
        
    } // display()

    void   Prof::setName (const string & Name) { myName = Name; }

    void   Prof::addModule (/*const*/ Module *pModule)  { myModules.push_back (pModule); }

// Tests

    void testModuleProf (void) 
    {
        vector <Module *> modules;
        modules.resize(5);
        
        vector <Prof *>   profs;
        profs.resize(5);
        
        // Création des modules
        
        for (unsigned i (0); i < 5; ++i) 
        {
            string module;
            cout << "Veuillez saisir un nom de Module : (pas d'espace dans le nom)" << endl;
            cin >> module;
            modules [i] = new Module (module);
        }
        // Création des profs
        
        for (unsigned i (0); i < 5; ++i) 
        {
            string prof;
            cout << "Veuillez saisir un nom de Prof : (pas d'espace dans le nom)" << endl;
            cin >> prof;
            profs [i] = new Prof (prof);
        }
        
        // création des associations, attention si un prof est lié
        // à un module, ce module doit être lié à ce prof
        // Le prof 0 sera lié à tous les modules, le 1 à tous sauf le premier ...
        
        for (unsigned numProf (0); numProf < profs.size (); ++numProf)
        {
            for (unsigned numModule (numProf); numModule < modules.size (); ++numModule)
            {
                profs   [numProf]   ->addModule (modules [numModule]);
                modules [numModule]->addProf   (profs   [numProf]);
            }
        }
        
        // affichages des profs avec leur modules assiciés
        
        for (const Prof * prof : profs)
        {
            cout << "Nom de professeur : " << prof->getName () << endl;
            cout << "Liste des modules associés :" << endl;
            prof->display ();
            cout << endl;
        }
        
        // affichages des modules avec leur profs assiciés
        
        for (const Module * module : modules)
        {
            cout << "Nom du module : " << module->getName () << endl;
            cout << "Liste des professeurs associés :" << endl;
            module->display ();
            cout << endl;
        }
        
        // restitution de l'espace (on remarquera la symétrie avec la création)
        
        for (unsigned i(0); i < 5; ++i)
        {
            delete profs [i];
            // on aurait pu faire une boucle spécifique pour la ligne qui suit
            delete modules [i];
        }
        
    } // testModuleProf()
    
    
    // plus d'allocation dynamique
    
    void testModuleProfV2 (void) 
    {
        vector <Module> modules;
        modules.resize(5);
        
        vector <Prof>   profs;
        profs.resize(5);
        
        // Création des modules
        
        for (unsigned i (0); i < 5; ++i) 
        {
            string module;
            cout << "Veuillez saisir un nom de Module : (pas d'espace dans le nom)" << endl;
            cin >> module;
            modules [i] = module;
        }
        // Création des profs
        
        for (unsigned i (0); i < 5; ++i) 
        {
            string prof;
            cout << "Veuillez saisir un nom de Prof : (pas d'espace dans le nom)" << endl;
            cin >> prof;
            profs [i] = prof;
        }
        
        // création des associations, attention si un prof est lié
        // à un module, ce module doit être lié à ce prof
        // Le prof 0 sera lié à tous les modules, le 1 à tous sauf le premier ...
        
        for (unsigned numProf (0); numProf < profs.size (); ++numProf)
        {
            for (unsigned numModule (numProf); numModule < modules.size (); ++numModule)
            {
                profs   [numProf]   .addModule (& (modules [numModule]));
                modules [numModule].addProf   (& (profs   [numProf]));
            }
        }
        
        // affichages des profs avec leur modules assiciés
        
        for (const Prof & prof : profs)
        {
            cout << "Nom de professeur : " << prof.getName () << endl;
            cout << "Liste des modules associés :" << endl;
            prof.display ();
            cout << endl;
        }
        
        // affichages des modules avec leur profs assiciés
        
        for (const Module & module : modules)
        {
            cout << "Nom du module : " << module.getName () << endl;
            cout << "Liste des professeurs associés :" << endl;
            module.display ();
            cout << endl;
        }
        
        // restitution de l'espace devenue inutile
        
    } // testModuleProfV2()
    
 } // namespace

int main()
{
    /*    * / testModuleProf   (); /*    */
    /*    */  testModuleProfV2 (); /*    */
    return 0;
}

M2103-TP1-Exo3

Remarque préliminaire : cet exercice ne peut être effectué qu’après l’exercice 1 de ce même TP

Si la classe Duree est susceptible d’être utilisée dans plus d’un seul fichier, ce qui est déjà le cas, elle doit en être extraite et mise à la disposition de tout utilisateur.

De ce fait elle ne peut plus appartenir à un espace de noms anonyme.

Comme la norme C++ préconise de ne pas utiliser d’identificateurs globaux, il faut donc placer la classe Duree (déclaration et définition) dans un espace de noms nommé.

La notion de “durée” étant assez générale et non spécifique à un domaine particulier, nous la ferons entrer dans la catégorie des outils et nous la placerons dans l’espace nsUtil.

De plus, la déclaration de la classe sera placée dans un fichier .h susceptible d’être inclus dans tout programme utilisant cette classe.

Les définitions des méthodes seront au contraire regroupées dans un fichier .cpp.

Lorsque le code sera stabilisé (plus d’ajouts ni de modifications) il sera compilé séparément (avec production d’un fichier objet .o) et ajouté à une bibliothèque (library, fichier archive .a).

Créer le projet DureeCompilSeparee.

Y recopier le fichier DureeDeBase.cpp dans les fichiers Duree.h, Duree.cpp et TestDuree.cpp.

Dans le fichier Duree.h, extraire tout ce qui ne concerne pas la déclaration de la classe Duree (voir l’amphi correspondant).
Mettre la classe dans l’espace de noms nsUtil.
Ajouter les directives d’inclusion conditionnelle.

Dans le fichier Duree.cpp, placer tous les corps des fonctions membres (elles appartiennent maintenant à l’espace de noms nsUtil).

Inclure le fichier Duree.h.

Extraire tout ce qui ne concerne pas la définition de la classe Duree.

Du fichier TestDuree.cpp, supprimer tout ce qui concerne la classe Duree et le remplacer par l’inclusion du fichier Duree.h.

Au début de la fonction testDuree(), ajouter la déclaration d’un vector de Duree.

Modifier la boucle de lecture des durées au clavier, pour stocker les objets Duree créés dans le vecteur.

En fin de lecture au clavier, afficher le contenu du vecteur.

Compiler et tester.

N’oubliez pas de sauvegarder tous vos fichiers sources sur github.

M2103-TP1-Exo-3-corrigé

Fichier Duree.h

/**
 *
 * \file    Duree.h
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  déclarations de la classe Duree
 *
 **/
 
 #ifndef __DUREE_H__
 #define __DUREE_H__
 
namespace nsUtil
{
    typedef unsigned long long ULLong_t;

	class Duree
	{
	  private :
		ULLong_t       myDuree;
		short unsigned mySeconds;
		short unsigned myMinutes;
		short unsigned myHours;
		ULLong_t       myDays;

		void normaliser (void);

	  public :
		Duree  (const ULLong_t duree);

		ULLong_t getDuree (void) const;

		void display (void) const;

		void incr (const ULLong_t delta = ULLong_t (0));
		void decr (const ULLong_t delta = ULLong_t (0));

	}; // Duree

} // nsUtil

#endif /* __DUREE_H__ */

Fichier Duree.cpp

 
/**
 *
 * \file    Duree.cpp
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  définitions de la classe Duree
 *
 **/
#include <iostream>
#include <iomanip>   // setw()
#include "Duree.h"

using namespace nsUtil;
using namespace std;

#define DUREE nsUtil::Duree

DUREE::Duree  (const ULLong_t duree) : myDuree (duree) 
{ 
	normaliser ();
	
} // Duree()

void DUREE::normaliser (void)
{
	myDays    =  myDuree / 86400;
	myHours   = (myDuree % 86400) / 3600;
	myMinutes  = (myDuree % 3600) / 60;
	mySeconds =  myDuree % 60;
	
} // normaliser()

ULLong_t DUREE::getDuree (void) const { return myDuree; }

void DUREE::display (void) const
{
	cout << setw (10) << myDays    << " jour(s)"
             << setw (3)  << myHours   << " heure(s)"
	     << setw (3)  << myMinutes << " minute(s)"
	     << setw (3)  << mySeconds << " seconde(s)";
		 
} // display()

void DUREE::incr (const ULLong_t delta /* = ULLong_t (0) */)
{
	myDuree += delta;
	normaliser ();
	
} // incr()

void DUREE::decr (const ULLong_t delta /* = ULLong_t (0) */)
{
	myDuree -= (delta > myDuree) ? myDuree : delta;
	
} // decr()

#undef DUREE

Fichier testDuree.cpp

 
/**
 *
 * \file    testDuree.cpp
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  test de la classe Duree
 *
 **/
#include <iostream>
#include <iomanip>   // setw()
#include <vector>

#include "Duree.h"

using namespace std;
using namespace nsUtil;

namespace
{
	void testDuree (void)
	{
		vector <Duree> vDurees;
		
		ULLong_t oneDuree;
		for (cin >> oneDuree; ! cin.eof (); cin >> oneDuree)
		{
		    vDurees.push_back (oneDuree);
		}
		for (const Duree & duree : vDurees)
		{
		    duree.display ();
			cout < endl;
		}
		Duree d1 (0);
		d1.incr (1);
		cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
			 << ", soit : ";
		d1.display ();
		cout << '\n';

		d1.decr (1);
		cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
			 << ", soit : ";
		d1.display ();
		cout << '\n';

		d1.incr (3662);
		cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
			 << ", soit : ";
		d1.display ();
		cout << '\n';

		d1.decr (10000);
		cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
			 << ", soit : ";
		d1.display ();
		cout << '\n';		
					
	} // testDuree()
	
} // namespace

int main (void)
{
	testDuree ();
	return 0;
	
} // main()

M2103-TP1-Exo4

Remarque préliminaire : cet exercice ne peut être effectué qu’après l’exercice 3 de ce même TP
CDuree – Compilation séparée.

Construire le projet DureeConstrDfltCopyDestr.

Recopier les sources du projet DureeCompilSeparee dans le répertoire Sources du projet DureeConstrDfltCopyDestr.

Fonction display

Afin de rendre l’affichage plus concis, remplacer l’affichage initial, de la forme :

    12 jour(s)  2 heure(s)  3 minute(s) 55 seconde(s)

par

[    12:02:03:55]

Pour cela, vous devez utiliser le manipulateur setfill() en lui passant en paramètre le caractère de remplissage à gauche du chiffre le plus significatif : ' ' pour les jours, et '0' pour les autres valeurs.

Remarques

  1. setfill() a un effet permanent, jusqu’à la prochaine modification explicite du caractère de remplissage.

    Ceci implique qu’après l’avoir modifié, pensez à le restaurer à la valeur par défaut (l’espace).

  2. Lire aussi la fonction fill()

Destructeur

A la classe Duree, ajouter le destructeur qui se contente d’afficher le contenu de l’objet détruit (fonction display())).

Ajouter au constructeur l’affichage du contenu de l’objet construit (fonction display())).

Dans la fonction testCDuree(), commencer par redimensionner (resize()) le vecteur (vector) à 10 éléments (cela doit suffire pour le fichier FichDurees) et remplacer la fonction push_back() par une écriture indicée.

Compiler et tester.

Vous constatez une erreur de compilation.

Les raisons sont expliquées par le fonctionnement du constructeur par défaut et par celui de la fonction resize()‘ des cours consacrés à la classe vector.

Constructeur par défaut

Ajouter des valeurs par défaut aux paramètres du constructeur et des fonctions incr() et decr().

Compiler et tester.

Identifier les affichages provoqués par les appels de tous les destructeurs.

Constructeur par recopie

A la classe Duree, ajouter la surcharge du constructeur par recopie.

Y ajouter provisoirement un affichage permettant de montrer qu’il est appelé.

Avant la fonction testDuree(), ajouter dans l’espace de noms anonyme la fonction suivante :

void fct (Duree durDur)
{
	cout << "Affichage de durDur : ";
	durDur.afficher ();
	cout << '\n'; 

} // Fct()

Tester avec le fichier FichDurees téléchargé précédemment.

Analyser et comprendre tous les affichages.

N’oubliez pas de sauvegarder tous vos fichiers sources sur github.

M2103-TP1-Exo-4-corrigé

Duree.h

 
/**
 *
 * \file    Duree.h
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  déclarations de la classe Duree (avec constructeurs et 
 *         destructeur)
 *
 **/
 
 #ifndef __DUREE_H__
 #define __DUREE_H__
 
namespace nsUtil
{
    typedef unsigned long long ULLong_t;

	class Duree
	{
	  private :
		ULLong_t       myDuree;
		short unsigned mySeconds;
		short unsigned myMinutes;
		short unsigned myHours;
		ULLong_t       myDays;

		void normaliser (void);

	  public :
		Duree  (const ULLong_t duree = ULLong_t (0));
		Duree  (const Duree & duree);
		~Duree (void);

		ULLong_t getDuree (void) const;

		void display (void) const;

		void incr (const ULLong_t delta = ULLong_t (0));
		void decr (const ULLong_t delta = ULLong_t (0));

	}; // Duree

} // nsUtil

#endif /* __DUREE_H__ */

Duree.cpp

 
/**
 *
 * \file    Duree.cpp
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  définitions de la classe Duree
 *
 **/
#include <iostream>
#include <iomanip>   // setw()
#include "Duree.h"

using namespace nsUtil
using namespace std;

#define DUREE nsUtil::Duree

DUREE::Duree  (const ULLong_t duree /* = ULLong_t (0) */) 
    : myDuree (duree) 
{ 
    normaliser ();
    cout << "duree construite : ";
    display ();
    cout << endl;	
	
} // Duree()

DUREE::Duree  (const Duree & duree) 
    : myDuree (duree.getDuree ()) 
{ 
    normaliser ();
    cout << "duree construite par recopie : ";
    display ();
    cout << endl;	
	
} // Duree()

DUREE::~Duree  (void) 
{ 
    cout << "duree détruite : ";
    display ();
    cout << endl;	
	
} // Duree()

void DUREE::normaliser (void)
{
    myDays    =  myDuree / 86400;
    myHours   = (myDuree % 86400) / 3600;
    myMinutes  = (myDuree % 3600) / 60;
    mySeconds =  myDuree % 60;
	
} // normaliser()

ULLong_t DUREE::getDuree (void) const { return myDuree; }

void DUREE::display (void) const
{
    cout << '[' 
         << setw (10) << myDays    << ':' 
         << setfill ('0')
	 << setw (2)  << myHours   << ':'
	 << setw (2)  << myMinutes << ':'
	 << setw (2)  << mySeconds << ':'
	 << setfill (' ')
	 << ']';
		 
} // display()

void DUREE::incr (const ULLong_t delta /* = ULLong_t (0) */)
{
    myDuree += delta;
    normaliser ();
	
} // incr()

void DUREE::decr (const ULLong_t delta /* = ULLong_t (0) */)
{
    myDuree -= (delta > myDuree) ? myDuree : delta;
	
} // decr()

#undef DUREE

testDuree.cpp

 
/**
 *
 * \file    testDuree.cpp
 *
 * \authors M. Laporte
 *
 * \date    02/04/2018
 *
 * \version V2.0
 *
 * \brief  test de la classe Duree
 *
 **/
#include <iostream>
#include <iomanip>   // setw()
#include <vector>

#include "Duree.h"

using namespace std;
using namespace nsUtil;

namespace
{
    void testDuree (void)
    {
        vector <Duree> vDurees;
		
        ULLong_t oneDuree;
        for (cin >> oneDuree; ! cin.eof (); cin >> oneDuree)
        {
            vDurees.push_back (oneDuree);
        }
        for (const Duree & duree : vDurees)
        {
            duree.display ();
            cout << endl;
        }
        Duree d1 (0);
        d1.incr (1);
        cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
             << ", soit : ";
        d1.display ();
        cout << '\n';

        d1.decr (1);
        cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
             << ", soit : ";
        d1.display ();
        cout << '\n';

        d1.incr (3662);
        cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
             << ", soit : ";
        d1.display ();
        cout << '\n';

        d1.decr (10000);
        cout << "Nbre sec. " << setw (6) << d1.getDuree ()
	     << ", soit : ";
        d1.display ();
        cout << '\n';		
					
    } // testDuree()
	
} // namespace

int main (void)
{
	testDuree ();
	return 0;
	
} // main()

M4104C-TP-Boost-Exercice1

Groupe de threads et functor

Dans cet exercice, le vector de pointeurs de threads n’est nécessaire que pour permettre au main-thread d’attendre qu’ils soient tous terminés avant de passer à la suite.

Il devient complètement inutile dès lors que les threads créés appartiennent au même groupe. Le main-thread peut alors se contenter d’attendre la fin de tous les threads du groupe.

La plupart des constructeurs de threads ont un paramètre de type Callable, c’est-à-dire pouvant être appelé au moyen de l’opérateur-fonction (). On peut donc utiliser un functor comme paramètre.

Travail à effectuer

Créer le projet GrpThreadsEtFctor. Vous pouvez vous servir de QT comme d’un éditeur de texte intelligent et réaliser les compilations et éditions de liens dans un terminal gnome ou faire tout avec QT. Cependant sachez que QT traite déjà ses propres threads qui seront en concurrence avec les vôtres.
Sachez également que lorsque vous importerez, dans QT, des fichiers dont les noms contiennent des majuscules, QT transformera ces majuscules en minuscules.

Télécharger le fichier Concurrence.cpp qui est le corrigé de l’exercice précédent. Le renommer en GrpThreadsEtFctor.cpp.

Modifier les propriétés du projet (ajout de la ligne
LIBS = /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libboost_thread.so.1.62.0 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libboost_system.so.1.62.0
dans le fichier .pro du projet).

Remplacer les fonctions Incr() et Decr() par les functors correspondants.

Supprimer tout ce qui concerne la classe vector, créer un groupe de threads et y ajouter dynamiquement tous les threads.

Compiler et tester.

M4104C-TP-Boost-Exercice2

Dans ce qui suit, il s’agit d’établir un point de synchronisation entre N threads, simulant des activités que nous appellerons des passants.

L’activité de chaque passant (thread) est composée de trois parties :

  1. le traitement T1() à exécuter avant d’atteindre le point de synchronisation,

  2. l’arrivée au point de synchronisation, et l’attente que les N thread aient atteint ce point,

  3. le traitement T2() à exécuter après avoir quitté le point de synchronisation.

Les traitements T1() et T2() seront simplement simulés par des attentes (appels de sleep()).

Travail à effectuer

Créer le projet RDV_NThreadsBoost.

Télécharger les fichiers SleepChronogram.h et SleepChronogram.cpp.

Version a

Dans l’espace de noms anonyme du fichier RDV_NThreadsBoost.cpp, écrire la fonction RendezVous(), de profil

void RendezVous ();

qui est appelée par chaque thread lorsqu’il arrive au point de rendez-vous.

Cette fonction doit utiliser :

  • un compteur de threads encore attendus (variable globale initialisée au nombre total de threads et décrémentée chaque fois qu’un thread arrive au RDV),

  • une variable-condition qui bloque les threads tant que le compteur n’est pas nul et qui libère ensuite tous les threads bloqués (broadcast).

Dans l’espace de noms anonyme du fichier RDV_NThreadsBoost.cpp, écrire la classe (ou la struct) CPassant, qui contient :

  • un identifiant (entier naturel) qui s’incrémente automatiquement à chaque création d’un CPassant (utiliser une variable statique),

  • les caractéristiques de fonctionnement d’un thread : le temps qu’il met à arriver au point de rendez-vous, et le temps qu’il met à se terminer après être reparti du point de rendez-vous.

  • l’operator() qui représente le comportement de chaque passant.

    Le corps de cette fonction est composé de trois parties :

    1. l’arrivée au point de rendez-vous (sleep()),

    2. le blocage au point de rendez-vous (RendezVous()),

    3. le départ du point de rendez-vous(sleep()).

Ajouter un vector de CPassants.

Dans la fonction main(), lire au clavier le nombre de threads à lancer puis, pour chacun, les délais d’arrivée et de départ (on entrera ces données dans un fichier texte qui sera redirigé sur l’entrée standard du programme).

Ces délais sont placés dans une instance de CPassant, qui est ensuite rangée dans le vector.

Affichage : afin de suivre le chronogramme du déroulement des opérations, nous vous proposons ici d’utiliser une visualisation plus agréable que de faire afficher des tops d’horloge : à chaque seconde, chaque thread affiche son état (une lettre par exemple) sur une ligne qui lui est propre : le thread 1 progresse sur la ligne 1, le thread 2 progresse sur la ligne 2, etc.

Il n’affiche rien lorsqu’il est bloqué (sur un sémaphore, dans une variable condition, etc.)

En utilisant le fichier de données
StdIn
suivant qui contient :

3
3 5
4 6
5 2

redirigé sur l’entrée standard de l’exécutable RDV_NThreadsBoost qui est mis à votre
disposition et que vous devez
télécharger
(mais cela ne fonctionne pas), vous obtiendrez les chronogrammes suivants (à deux instants différents) :

AAA
AAAA
AAAA

Trois passants (threads) ont été lancés en même temps.

Le symbole 'A' est affiché à chaque seconde pendant que le thread Arrive vers le point de rendez-vous.

On voit que le thread 1 est bloqué alors que les deux autres ont continué à progresser pendant 1 seconde.

AAADDDDD
AAAADDDDD
AAAAADDX

On voit sur ce chronogramme que les trois threads sont repartis lorsque le troisième est arrivé au rendez-vous (au bout de 5 secondes).

Chacun a alors repris son exécution normale (Départ).

Le troisième s’est terminé au bout de 2 secondes (X), les autres continuent depuis 4 secondes.

Pour obtenir ces affichages, vous devez utiliser la NTCTS clrscr, la classe gotoxy et la fonction SleepChronogram(), toutes trois décrites dans le fichier SleepChronogram.h.

Version b

Modifier la fonction RendezVous() pour effectuer un réveil en cascade.

Version c

La bibliothèque Boost offre la fonction barrier qui permet de réaliser très simplement un rendez-vous de N threads !

La mettre en oeuvre.

M4104C-TP-Boost-Exercice3

Il s’agit de simuler par des threads des activités parallèles, que nous appellerons des baigneurs.

L’activité de chaque baigneur (thread) est constituée de différentes phases :

  1. le traitement initial effectué avant l’arrivée à la piscine, qui sera symbolisé par la lettre A (Arriver),

  2. le déshabillage, qui sera symbolisé par la lettre D,

  3. la baignade, qui sera symbolisé par la lettre B,

  4. le rhabillage, qui sera symbolisé par la lettre R,

  5. le traitement final effectué après le départ de la piscine, qui sera symbolisé par la lettre Q, (Quitter).

Chacun de ces cinq traitements sera simulé par un appel à la fonction sleep(), d’une durée différente pour chaque baigneur.

Ressources critiques : certaines phases de ces activités mettent en jeu des ressources critiques, pour lesquelles les threads entrent en compétitions :

  • la piscine dispose d’un certain nombre NbPaniers de paniers dans lesquels les baigneurs laissent leurs habits pendant le temps de la baignade,

  • chaque baigneur se déshabille et se rhabille dans une cabine individuelle.

    La piscine dispose d’un nombre NbCabines de cabines.

Les phases de déshabillage et de rhabillage ne peuvent commencer que si certaines conditions sont réalisées :

  • chaque baigneur doit disposer d’un panier et d’une cabine pour commencer à se déshabiller,

  • chaque baigneur ne doit disposer que d’une cabine pour commencer à se rhabiller.

Ces deux conditions sont donc éventuellement bloquantes.

Les fins des phases de déshabillage et de rhabillage ne sont pas bloquantes mais correspondent à la libération de ressources critiques :

  • chaque baigneur rend sa cabine quand il a fini de se déshabiller,

  • chaque baigneur rend sa cabine et son panier quand il a fini de se rhabiller.

Ces ressources critiques seront gérées au moyen de variable(s)-condition.

Travail à effectuer

Créer le projet PiscineThreadsBoost.

Télécharger les fichiers /tpAA-COO/usingthreads/usingthreads/RDV_NThreadsBoost/SleepChronogram.cpp”>SleepChronogram.cpp.

Dans l’espace de noms anonyme du fichier PiscineThreads.cpp, écrire les quatre fonctions de synchronisation DebutDeshabiller(), FinDeshabiller(), DebutRhabiller(), FinRhabiller(), de profils :

void DebutDeshabiller (void);
void FinDeshabiller   (void);
void DebutRhabiller   (void);
void FinRhabiller     (void);

Ces fonctions doivent utiliser :

  • deux compteurs NbPaniers et NbCabines, variables globales initialisées en début de programme et indiquant à l’instant t le nombre de ressources correspondantes encore disponibles,

  • une variable-condition qui bloque le thread si la ou les ressources dont il a besoin ne sont pas disponibles, et qui réveille les threads bloqués s’il rend une ou plusieurs ressources.

Dans l’espace de noms anonyme, écrire la classe (ou la struct) CBaigneur qui contient :

  • un identifiant (entier naturel) qui s’incrémente automatiquement à chaque création d’un CBaigneur (utiliser une variable statique),

  • les caractéristiques de fonctionnement d’un thread : le temps qu’il met à arriver à la piscine, le temps du déshabillage, le temps de la baignade, le temps du rhabillage, le temps qu’il met à se terminer après être reparti de la piscine,

  • l’operator() qui représente le comportement de chaque baigneur.

    Le corps de cette fonction est composé de cinq parties :

    1. l’arrivée à la piscine (sleep()),

    2. le déshabillage

      DebutDeshabiller()

      sleep()

      FinDeshabiller()

    3. la baignade (sleep()),

    4. le rhabillage,

      DebutRhabiller()

      sleep()

      FinRhabiller()

    5. le départ de la piscine (sleep()),

Ajouter un vector de CBaigneurs.

Dans la fonction main(), lire au clavier :

  • le nombre NbPaniers de paniers disponibles,

  • le nombre NbCabines de cabines disponibles (NbCabines < NbPaniers),

  • le nombre de baigneurs (threads) à lancer,

  • pour chaque baigneur, les 5 délais de son activité (on entrera ces données dans un fichier texte qui sera redirigé sur l’entrée standard du programme).

    Ces délais sont placés dans une instance de CBaigneur, qui est ensuite rangée dans le vector.

Comme dans l’exercice “Rendez-vous entre N threads“, l’affichage pourra être réalisé de façon agréable au moyen des outils mis à votre disposition dans les fichiers SleepChronogram.h et SleepChronogram.cpp.

Vous pouvez de nouveau /tpAA-COO/usingthreads/usingthreads/PiscineThreadsBoost/PiscineThreadsBoost.a”>-->télécharger et tester l’exécutable PiscineThreadsBoost qui est mis à votre disposition (mais qui ne se télécharge pas.

M4104C-TP-Boost-Exercice4

L’intérêt du parallélisme est double :

  • profiter de la puissance de traitement des machines multi-processeurs,

  • confier à chaque thread une activité spécifique beaucoup plus facile à concevoir et maintenir qu’au sein d’un gros programme.

Rappel : le nombre de combinaisons de N objets (N > 0) pris p à p (p <= N), noté C (N, p), est défini par :

C (N, p) = N si p = 1
C (N, p) = 1 si p = N

C (N, p) = C (N-1, p-1) + C (N-1, p) dans les autres cas

Il peut être calculé récursivement par :

unsigned CNp (unsigned N, unsigned p)
{
    return (N == p) ? 1 : (p == 1) ? N : CNp (N-1, p-1) + CNp (N-1, p);

} // CNp() 

// programme appelant :
...
Result = CNp (NbTot, Nb);
...

Il vous est demandé de remplacer chaque appel de la fonction récursive CNp() par la création d’un thread qui calcule la valeur correspondante.

A son tour, chaque thread lance 2 threads dont il attend le résultat (ou aucun) avant de se terminer lui-même.

Le main_thread lance un thread avec les valeurs initiales N et p et attend sa fin.

Travail à effectuer

Créer le projet CNpThreadsBoostV1.

Dans l’espace de noms anonyme du fichier CNpThreadsBoostV1.cpp, écrire la fonction thread CNp() qui effectue le calcul C(N, p), selon cette méthode.

N et p lui sont passés en paramètre(s).

En principe, elle devrait renvoyer le résultat, mais une fonction-thread ne renvoie pas de résultat (void).

Il ne reste plus qu’à en faire une procédure (utiliser un paramètre-résultat supplémentaire !).

Attention et rappel : les paramètres d’une fonction-thread sont toujours passés par valeur …

Pour créer un thread on utilisera la fonction bind(), de la bibliothèque functional,
qui renvoie un callable, qui lie son premier paramètre (une fonction), avec tous les autres paramètres de
bind() qui sont, dans l’ordre, les paramètres de la fonction premier paramètre de bind.

Exemple :

void f (int P1, char P2, int * P3);
int Val;
bind (f, 12, 'c', & Val) // est un callable

Ecrire la fonction main() qui amorce le calcul réparti, en utilisant les valeurs N et p passées en arguments de la commande (à vérifier), et qui affiche le résultat.

M4104C-TP-Boost-Exercice5

Remarque préliminaire : cet exercice ne peut être effectué qu’après l’exercice Application répartie entre threads – Partie I.

La solution de l’exercice ci-dessus présente deux inconvénients majeurs liés :

  1. l’arborescence des appels de CNp() présente de très nombreux noeuds identiques, comme le montre l’exemple C(5,3) ci-dessous :




    Figure 1

  2. puisque chaque noeud correspond à la création d’un thread, et puisque leur nombre est limité, il est probable que le nombre maximal soit très vite atteint.

L’exercice proposé ici consiste à ne lancer un thread que si la combinaison correspondante n’a pas été déja calculée, ou si elle n’est pas en cours de calcul.

Cette technique est connue en informatique sous le nom de .

Pour cela, on utilise une matrice à deux dimensions, Combin qui mémorise les valeurs de C(i, j) avec 1 <= i <= N, et 1 <= j <= p.

Celle-ci est supposée déclarée au début de l’espace de noms, à des dimensions suffisantes.

Conventionnellement, on utilisera les valeurs suivantes :

Combin [i][j] = -1        : C(i, j) non calculée
Combin [i][j] =  0        : C(i, j) en cours de calcul
Combin [i][j] =  x > 0    : C(i, j) déjà calculée

Pour simplifier le traitement, Combin[i][j] correspond à C(i, j).

Pour cela, une ligne correspondant à i = 0 et une colonne correspondant à j = 0 ont été ajoutées au tableau.

Avant le début du calcul, la matrice Combin doit être initialisée.

Pour N = 5 et p = 3 par exemple, elle prend les valeurs suivantes :


Vous remarquez que certaines valeurs initiales découlent immédiatement de la définition et n’ont pas besoin d’être calculées pour être connues : les C(i, i) et C(N, 1).

Elles ont donc été directement placées dans la matrice.

La figure suivante représente le contenu de la matrice Combin après la fin du calcul de C(5, 3).


Travail à effectuer

Créer le projet CNpThreadsBoostV2.

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