С помощью аргумента once_control функция pthread_once() гарантирует, что init вызывается только один раз, независимо от того, что несколько разных потоков могут сделать вызов pthread_once().
Функция init вызывается без каких-либо аргументов и имеет следующий вид:
void
init(void)
{
/* Тело функции */
}
Аргумент once_control является указателем на переменную, которая должна быть статически инициализирована с помощью значения PTHREAD_ONCE_INIT:
pthread_once_t once_var = PTHREAD_ONCE_INIT;
Первый вызов pthread_once(), определяющий указатель на конкретную структуру pthread_once_t, изменяет значение переменной, на которую указывает once_control, поэтому последующие вызовы pthread_once() не запускают init.
Функцию pthread_once() часто применяют в сочетании с данными, относящимися к определенному потоку (о чем мы поговорим ниже).
Главная причина существования функции pthread_once() заключается в том, что ранние версии библиотеки Pthreads не позволяли инициализировать мьютекс статически. Вместо этого использовался вызов pthread_mutex_init() (см. [Butenhof, 1996]). Учитывая последующее добавление поддержки статически выделенных мьютексов, для единовременной инициализации теперь достаточно взять статическую булеву переменную. Тем не менее функция pthread_once() — для удобства.
Самый эффективный способ обеспечения потоковой безопасности функции — это сделать ее реентерабельной. Так должны быть реализованы все новые библиотечные функции. Но если существующая функция нереентерабельна (возможно, она была создана до того, как потоки получили широкое распространение), данный подход обычно требует изменения ее интерфейса, что влечет за собой изменение всех программ, которые ее используют.
Задействование данных, относящихся к отдельному потоку, позволяет сделать функцию потокобезопасной, не изменяя при этом ее интерфейс. Функции, использующие такие данные, могут работать чуть медленней реентерабельных, но позволяют оставлять ранее написанный код без изменений.
Этот способ позволяет функции иметь отдельную копию переменной для каждого потока, который ее вызывает (рис. 31.1). Данные уровня потока являются постоянными; они продолжают существовать между вызовами. Благодаря этому функция в случае необходимости может передавать каждому вызывающему потоку отдельный итоговый буфер.
Рис. 31.1.
31.3.1. Данные уровня потока с точки зрения библиотечной функции
Чтобы понять, как использовать программный интерфейс для работы с данными уровня потока, необходимо взглянуть на вещи с точки зрения библиотечной функции, которая эти данные потребляет.
• Функция должна выделить отдельный блок хранилища для каждого вызывающего ее потока. Этот блок должен выделяться только один раз — в момент вызова функции из потока.
• При каждом последующем вызове из того же потока функция должна иметь возможность получить адрес блока хранилища, который был выделен во время первого вызова из этого потока. Мы не можем хранить указатель на блок в автоматической переменной, потому что она исчезнет сразу после возвращения функции; мы также не можем присвоить этот указатель статической переменной, поскольку она имеет только один экземпляр на весь процесс. Программный интерфейс Pthreads предоставляет функции для решения этой задачи.
• Разным (то есть независимым) функциям могут понадобиться данные уровня потока. Каждой функции может потребоваться механизм определения данных уровня потока (ключ), чтобы отличить их от данных, используемых другими функциями.
• Функция не контролирует завершения потока, потому что в этот момент поток, скорее всего, выполняет код за ее пределами. Тем не менее должен существовать некий механизм (деструктор), который бы позволил автоматически освобождать блок хранилища, выделенный для потока, когда тот завершается. В противном случае может возникнуть утечка памяти, поскольку потоки постоянно создаются, вызывают функцию и завершаются.
31.3.2. Обзор программного интерфейса для работы с данными уровня потока
Для использования данных уровня потока функции обычно выполняют следующие шаги.
1. Функция создает
