идентификаторы пользователя и группы пользователей.
У каждого потока имеются собственные:
идентификатор потока;
набор регистров, включая счетчик команд и указатель стека;
стек (для локальных переменных и адресов возврата);
переменная
errno
;
маска сигналов;
приоритет.
ПРИМЕЧАНИЕ
Как сказано в разделе 11.18, можно рассматривать обработчик сигнала как некую разновидность потока. В традиционной модели Unix у нас имеется основной поток выполнения и обработчик сигнала (другой поток). Если в основном потоке в момент возникновения сигнала происходит корректировка связного списка и обработчик сигнала также пытается изменить связный список, обычно начинается путаница. Основной поток и
обработчик сигнала совместно используют одни и те же глобальные переменные, но у каждого из них имеется свой собственный стек.
В этой книге мы рассматриваем потоки POSIX, которые также называются Pthreads(POSIX threads). Они были стандартизованы в 1995 году как часть POSIX.1c и будут поддерживаться большинством версий Unix. Мы увидим, что все названия функций Pthreads начинаются с символов
pthread_
. Эта глава является введением в концепцию потоков, необходимым для того, чтобы в дальнейшем мы могли использовать потоки в наших сетевых приложениях. Более подробную информацию вы можете найти в [15].
26.2. Основные функции для работы с потоками: создание и завершение потоков
В этом разделе мы рассматриваем пять основных функций для работы с потоками, а в следующих двух разделах мы используем эти функции для написания потоковой модификации клиента и сервера TCP.
Функция pthread_create
Когда программа запускается с помощью функции
exec
, создается один поток, называемый начальным( initial) или главным( main). Дополнительные потоки создаются функцией
pthread_create
.
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t* tid, const pthread_attr_t * attr,
void *(* func)(void*), void * arg);
Возвращает: 0 в случае успешного выполнения, положительное значение Exxx в случае ошибки
Каждый поток процесса обладает собственным идентификатором потока( thread ID), относящимся к типу данных
pthread_t
(как правило, это
unsigned int
). При успешном создании нового потока его идентификатор возвращается через указатель
tid
.
У каждого потока имеется несколько атрибутов: его приоритет, исходный размер стека, указание на то, должен ли этот поток являться демоном или нет, и т.д. При создании потока мы можем задать эти атрибуты, инициализируя переменную типа
pthread_attr_t
, что позволяет заменить значение, заданное по умолчанию. Обычно мы используем значение по умолчанию, в этом случае мы задаем аргумент
attr
равным пустому указателю.
Наконец, при создании потока мы должны указать, какую функцию будет выполнять этот поток. Выполнение потока начинается с вызова заданной функции, а завершается либо явно (вызовом
pthread_exit
), либо неявно (когда вызванная функция возвращает управление). Адрес функции задается аргументом
func
, и она вызывается с единственным аргументом-указателем
arg
. Если этой функции необходимо передать несколько аргументов, следует поместить их в некоторую структуру и передать адрес этой структуры как единственный аргумент функции.
Обратите внимание на объявления
func
и
arg
. Функции передается один аргумент — универсальный указатель
void*
. Это позволяет нам передавать потоку с помощью единственного указателя все, что требуется, и точно так же поток возвращает любые данные, используя этот указатель.
Возвращаемое значение
функций Pthreads — это обычно 0 в случае успешного выполнения или ненулевая величина в случае ошибки. Но в отличие от функций сокетов и большинства системных вызовов, для которых в случае ошибки возвращается -1 и переменной
errno
присваивается некоторое положительное значение (код ошибки), функции Pthreads возвращают сам код ошибки. Например, если функция
pthread_create
не может создать новый поток, так как мы превысили допустимый системный предел количества потоков, функция возвратит значение
EAGAIN
. Функции Pthreads не присваивают переменной
errno
никаких значений. Соглашение о том, что 0 является индикатором успешного выполнения, а ненулевое значение — индикатором ошибки, не приводит к противоречию, так как все значения
Exxx
, определенные в заголовочном файле
<sys/errno.h>
, являются положительными. Ни одному из имен ошибок Exxx не сопоставлено нулевое значение.
Функция pthread_join
Мы можем приостановить выполнение текущего потока и ждать завершения выполнения какого-либо другого потока, используя функцию
pthread_join
. Сравнивая потоки и процессы Unix, можно сказать, что функция
pthread_create
аналогична функции
fork
, а функция
pthread_join
— функции
waitpid
.
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t tid, void ** status);
Возвращает: 0 в случае успешного выполнения, положительное значение Exxx в случае ошибки
Следует указать идентификатор
tid
того потока, завершения которого мы ждем. К сожалению, нет способа указать, что мы ждем завершения любого потока данного процесса (тогда как при работе с процессами мы могли с помощью функции
waitpid
ждать завершения любого процесса, задав аргумент идентификатора процесса, равный -1). Мы вернемся к этой проблеме при обсуждении листинга 26.11.
Если указатель
status
непустой, то значение, возвращаемое потоком (указатель на некоторый объект), хранится в ячейке памяти, на которую указывает
status
.
Функция pthread_self
Каждый поток снабжен идентификатором, уникальным в пределах данного процесса. Идентификатор потока возвращается функцией
pthread_create
и, как мы видели, используется функцией
pthread_join
. Поток может узнать свой собственный идентификатор с помощью вызова
pthread_self
.
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
Возвращает: идентификатор вызывающего потока
Сравнивая потоки и процессы Unix, можно отметить, что функция
pthread_self
аналогична функции
getpid
.
Функция pthread_detach
Поток может быть либо присоединяемым( joinable), каким он является по умолчанию, либо отсоединенным( detached). Когда присоединяемый поток завершает свое выполнение, его статус завершения и идентификатор сохраняются, пока другой поток данного процесса не вызовет функцию
pthread_join
. В свою очередь, отсоединенный поток напоминает процесс-демон: когда он завершается, все занимаемые им ресурсы освобождаются и мы не можем отслеживать его завершение. Если один поток должен знать, когда завершится выполнение другого потока, нам следует оставить последний присоединяемым.