การใช้งาน Multi-process ในภาษา C แบบง่ายๆ พร้อมตัวอย่าง

การเขียนโปรแกรมด้วยการใช้ multi-process เป็นกลยุทธ์หนึ่งที่นักพัฒนาภาษา C ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของโปรแกรมและให้โปรแกรมสามารถทำงานได้หลายอย่างพร้อมกัน ซึ่งในวันนี้เราจะมาดูวิธีการใช้ multi-process และตัวอย่างโค้ดเพื่อเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไร พร้อมทั้งยกตัวอย่าง usecase ในชีวิตจริงกันครับ

การใช้งาน Multi-process ในภาษา C

Multi-process หมายถึงการที่โปรแกรมสามารถสร้างและเรียกใช้แพร่กิ่งของกระบวนการ (process) เพิ่มเติมจากกระบวนการหลัก เพื่อรับมือกับงานที่แตกต่างกันได้ในเวลาเดียวกัน

ภาษา C ให้ความสามารถนี้ผ่านการใช้ฟังก์ชันต่างๆ เช่น `fork()`, `exec()`, และ `wait()` ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไลบรารีมาตรฐาน POSIX (Portable Operating System Interface) สำหรับการควบคุมกระบวนการ.

ตัวอย่างโค้ดที่ 1: การใช้งาน `fork()`

ฟังก์ชัน `fork()` ใช้สร้างกระบวนการใหม่ที่เป็น "ลูก" ของกระบวนการปัจจุบัน ลูกสำเนาทั้งหมดจากพ่อแม่ของมัน ยกเว้นรหัสผู้ใช้ที่สร้างมัน:

 #include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int main() {
    pid_t pid = fork(); // สร้างกระบวนการแบบ child

    if (pid == 0) {
        // การทำงานของโปรแกรมลูก (child process)
        printf("This is the child process with pid: %d\n", getpid());
        /* Child process code here */
    } else if (pid > 0) {
        // การทำงานของโปรแกรมพ่อ (parent process)
        printf("This is the parent process with pid: %d\n", getpid());
        /* Parent process code here */
    } else {
        // เมื่อ `fork()` ล้มเหลว
        fprintf(stderr, "Fork failed!\n");
        return 1;
    }

    // โค้ดทั่วไปที่ทำงานทั้งสองกระบวนการ
    printf("This will be executed by both process!\n");

    return 0;
}

การทำงานของโค้ดนี้คือ เมื่อรันโปรแกรม, จะมีการสร้าง `child process` ที่ทำการ copy สถานะเริ่มต้นของ `parent process` และทั้งสองจะทำงานคำสั่ง `printf` ในส่วนท้ายโค้ดของตัวเอง.

ตัวอย่างโค้ดที่ 2: การใช้งาน `exec()`

ฟังก์ชัน `exec()` ใช้เปลี่ยนกระบวนการปัจจุบันให้กลายเป็นกระบวนการใหม่โดยมีโปรแกรมใหม่:

 #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // โปรแกรมลูก (child process)
        execlp("/bin/ls", "ls", NULL); // เปลี่ยนโปรแกรมลูกให้เป็นโปรแกรม ls
    } else if (pid > 0) {
        // โปรแกรมพ่อ (parent process)
        wait(NULL); // รอให้โปรแกรมลูกทำงานเสร็จ
        printf("Child complete\n");
    } else {
        // เมื่อ `fork()` ล้มเหลว
        fprintf(stderr, "Fork failed!\n");
        return 1;
    }

    return 0;
}

ในโค้ดนี้ `child process` จะถูกเปลี่ยนมาทำงาน `ls` command เมื่อหลังจากนั้น, `parent process` จะรอให้ `child process` ทำงานเสร็จสิ้นก่อนที่จะทำงานคำสั่ง `printf`.

ตัวอย่างโค้ดที่ 3: การใช้งาน `wait()`

การใช้ `wait()` เพื่อรอให้กระบวนการลูกทำงานเสร็จ:

 #include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();

    if (pid == 0) {
        // โปรแกรมลูก (child process)
        printf("Child process with pid: %d\n", getpid());
        /* Child process code here */
        _exit(0); // ออกจาก child process ด้วย exit code 0
    } else if (pid > 0) {
        // โปรแกรมพ่อ (parent process)
        int status;
        waitpid(pid, &status, 0); // รอและเก็บ status ของ child process
        printf("Parent process got child's exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status));
    } else {
        // เมื่อ `fork()` ล้มเหลว
        fprintf(stderr, "Fork failed!\n");
        return 1;
    }

    return 0;
}

ตัวอย่างข้างต้นใช้ `waitpid()` ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของ `wait()` ที่สามารถระบุ pid ที่ต้องการรอ และเก็บ exit status สามารถใช้ `WEXITSTATUS` macro เพื่อดึง exit code ที่ `child process` ได้ส่งกลับมา.

Usecase ในโลกจริง

การใช้งาน multi-process เหมาะสำหรับโปรแกรมที่ต้องการทำ multitasking หรือ parallel processing เช่น การเข้ารหัสวิดีโอที่แต่ละกระบวนการจะทำการเข้ารหัสส่วนหนึ่งๆ ของวิดีโอ หรือใน web servers ที่จะจัดการคำขอหลายๆ ครั้งพร้อมกัน

การใช้เทคนิคนี้ทำให้โปรแกรมสามารถใช้ศักยภาพของ CPU เต็มที่ และพัฒนาประสิทธิภาพโดยรวมของระบบได้มากยิ่งขึ้น

สรุป

Multi-process ในภาษา C เป็นเครื่องมือทรงพลังที่ทำให้โปรแกรมของคุณสามารถประมวลผลงานได้หลายอย่างพร้อมกัน การเรียนรู้และทำความเข้าใจในเรื่องนี้จะทำให้คุณเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและน่าเชื่อถือได้

คุณสนใจที่จะเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพขึ้นไหม? คุณอาจจะต้องการลองเรียนที่ Expert-Programming-Tutor (EPT) ที่นี่เรามีหลักสูตรที่จะช่วยให้คุณเริ่มต้นตั้งแต่พื้นฐานจนจบลงด้วยการเข้าใจเรื่องและข้อมูลขั้นสูง เปิดประตูสู่โลกของการเขียนโปรแกรมอย่างมีคุณภาพได้ที่ EPT วันนี้!

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง