Существует целый ряд библиотечных вызовов, связанных с потоками, большинство имен которых начинается с префикса pthread. Для применения этих библиотечных вызовов вы должны определить макрос _REENTRANT, включить файл pthread.h и скомпоновать программу с библиотекой потоков, используя опцию -lpthread.
Когда разрабатывались первые версии библиотечных подпрограмм UNIX и POSIX, предполагалось, что в каждом процессе будет только один поток исполнения. Яркий пример — переменная errno, применяемая для хранения сведений об ошибке после аварийного завершения вызова. В многопоточной программе по умолчанию будет одна переменная errno, совместно используемая всеми потоками. Переменная может легко быть изменена вызовом в одном потоке до того, как другой поток успеет извлечь код предыдущей ошибки. Аналогичные проблемы есть и у функций, таких как fputs, которые, как правило, используют одну глобальную область для буферизации вывода.
Вам нужны реентерабельные подпрограммы. Реентерабельный программный код может вызываться несколько раз либо разными потоками, либо каким-то образом вложенными вызовами и при этом работать корректно. Следовательно, реентерабельная часть программного кода обычно должна применять локальные переменные таким образом, чтобы любой и каждый вызов кода получал собственную уникальную копию данных.
В многопоточных программах вы сообщаете компилятору, что вам нужно это средство, определяя в вашей программе макрос _REENTRANT до любых директив #include. При этом делаются три вещи и столь искусно, что обычно вам даже не нужно знать, какая работа проделана.
□ Некоторые функции получают безопасный реентерабельный вариант прототипа или объявления. При этом имя функции остается обычно прежним, но в конце добавляется суффикс _r, например функция gethostbyname заменяется функцией gethostbyname_r.
□ Некоторые функции из файла stdio.h, которые обычно реализованы как макросы, становятся соответствующими реентерабельными безопасными функциями.
□ Переменная errno из файла errno.h заменяется вызовом функции, которая может определить действительное значение errno безопасным образом с точки зрения многопоточности.
Включение файла pthread.h предоставляет другие прототипы и определения, которые нужны в вашем программном коде, во многом так же, как делает stdio.h для подпрограмм стандартного ввода и вывода. В заключение следует убедиться в том, что вы включили в программу соответствующий заголовочный файл потоков и скомпоновали программу с подходящей библиотекой потоков, в которой реализованы функции семейства pthread. Позже в упражнении данного раздела приведены подробности, касающиеся компиляции вашей программы, но сначала рассмотрим новые функции, необходимые для управления потоками. Функция pthread_create создает новый поток во многом так же, как функция fork создает новый процесс.
#include
int pthread_create(pthread_t * thread, pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *), void *arg);
Прототип выглядит внушительно, но функцию очень легко применять. Первый аргумент — указатель на переменную типа pthread_t. Когда поток создан, в область памяти, на которую указывает эта переменная, записывается идентификатор. Этот идентификатор позволяет ссылаться на поток. Следующий аргумент задает атрибуты потока. Обычно нет нужды в особых атрибутах, и вы можете просто передать в этом аргументе NULL. Позже в этой главе вы увидите, как применять атрибуты потока. В последних двух аргументах потоку передается функция, которую он должен начать выполнять, и аргументы, которые нужно передать этой функции.
void *(*start_routine)(void *)
Предыдущая строка просто говорит о том, что вы должны передать адрес функции, принимающей бестиповой указатель void как параметр, и функция вернет указатель на void. Следовательно, вы можете передать единственный аргумент любого типа и вернуть указатель на любой тип. Применение функции fork заставит продолжить выполнение в том же месте, но с другим кодом возврата, в то время как использование нового потока непосредственно предоставит указатель на функцию, которую новый поток должен начать выполнять.
Возвращаемое значение равно 0 в случае успеха и номеру ошибки, если что-то пошло не так. В интерактивном справочном руководстве есть подробная информация об ошибочных ситуациях для этой и других функций, применяемых в данной главе.
