Linux API. Исчерпывающее руководство полностью

Программный интерфейс Pthreads основывается на нескольких концепциях. Мы познакомимся с ними, подробно рассматривая его реализацию.

Типы данных в Pthreads

Программный интерфейс Pthreads определяет целый ряд типов данных, часть из которых перечислена в табл. 29.1. Большинство из них будет описано на следующих страницах.

Таблица 29.1. Типы данных в Pthreads

Тип данных — Описание

pthread_t — Идентификатор потока

pthread_mutex_t — Мьютекс

pthread_mutexattr_t — Объект с атрибутами мьютекса

pthread_cond_t — Условная переменная

pthread_condattr_t — Объект с атрибутами условной переменной

pthread_key_t — Ключ для данных, относящихся к определенному потоку

pthread_once_t — Одноразовый контекст управления инициализацией

pthread_attr_t — Объект с атрибутами потока

Стандарт SUSv3 не содержит подробностей о том, как именно должны быть представлены эти типы данных, поэтому переносимые приложения должны считать их непрозрачными. Это означает, что программа не должна зависеть от структуры или содержимого переменных любого из этих типов. В частности, мы не можем сравнивать такие переменные с помощью оператора ==.

Потоки и переменная errno

В традиционном программном интерфейсе UNIX переменная errno является глобальной и целочисленной. Однако этого недостаточно для многопоточных программ. Если поток вызвал функцию, записавшую ошибку в глобальную переменную errno, это может ввести в заблуждение другие потоки, которые тоже вызывают функции и проверяют значение errno. Иными словами, результатом будет состояние гонки. Таким образом, в многопоточных программах каждый поток имеет свой отдельный экземпляр errno. В Linux (и в большинстве реализаций UNIX) для этого используется примерно один подход: errno объявляется в виде макроса, который разворачивается в вызов функции, возвращающий изменяемое значение вида lvalue, уникальное для каждого отдельного потока (поскольку значение lvalue доступно для изменения, мы по-прежнему можем записывать в многопоточных программах операции присваивания вида errno = value).

Резюмируя вышесказанное: механизм errno был интегрирован в потоки так, что процедура оповещения об ошибках полностью соответствует традиционному подходу, применяющемуся в программных интерфейсах UNIX.

Оригинальный стандарт POSIX.1 следовал рекомендациям Кернигана и Ритчи, позволяя программе объявлять переменную errno как extern int. В стандарте SUSv3 это запрещено (на самом деле данное изменение было внесено в 1995 году в стандарт POSIX.1c). Сейчас для объявления errno программа должна подключить заголовочный файл , который поддерживает многопоточную реализацию.

Значение, возвращаемое функциями в Pthreads

Традиционно системные вызовы и некоторые функции возвращают 0 в случае успеха и –1, если произошла ошибка. Для обозначения самой ошибки применяется переменная errno. Функции в программном интерфейсе Pthreads ведут себя иначе. В случае успеха так же возвращается 0, но при ошибке используется положительное значение. Это одно из тех значений, которые можно присвоить переменной errno в традиционных системных вызовах UNIX.

Поскольку каждая ссылка на errno в многопоточной программе несет в себе накладные расходы, связанные с вызовом функции, наша программа не присваивает значение, возвращенное функцией из состава Pthreads, непосредственно этой переменной. Вместо этого мы используем промежуточную переменную и нашу диагностическую функцию errExitEN() (см. подраздел 3.5.2), как показано ниже:

pthread_t *thread;

int s;

s = pthread_create(&thread, NULL, func, &arg);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_create");

Компиляция программ на основе Pthreads

В Linux программы, которые используют программный интерфейс Pthreads, должны компилироваться с параметром cc — pthread. Среди действий этого параметра можно выделить следующие.

• Объявляется макрос препроцессора _REENTRANT. Это открывает доступ к объявлениям нескольких реентерабельных (повторно входимых) функций.

• Программа компонуется с библиотекой libpthread (эквивалент параметра — lpthread).

Конкретные параметры компиляции многопоточных программ варьируются в зависимости от реализации (и компилятора). В некоторых системах (таких как Tru64) тоже используется cc — pthread, хотя в Solaris и HP-UX применяется параметр cc — mt.

Сразу после запуска программы итоговый процесс состоит из одного потока, который называют исходным или главным. В этом разделе вы узнаете, как создаются дополнительные потоки.

Для создания нового потока используется функция pthread_create().

#include

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

void *(*start)(void *), void *arg);

Возвращает 0 при успешном завершении и положительное число, если произошла ошибка