Программирование для Linux. Профессиональный подход

Мы уже знаем, как программа порождает дочерний процесс. Первоначально он находится в родительской программе, получая копии ее виртуальной памяти, дескрипторов файлов и т.п. Модификация содержимого памяти, закрытие файлов и другие подобные действия в дочернем процессе не влияют на работу родительского процесса и наоборот. С другой стороны, когда программа создает поток, ничего не копируется. Оба потока — старый и новый — имеют доступ к общему виртуальному пространству, общим дескрипторам файлов и другим системным ресурсам. Если, к примеру, один поток меняет значение переменной, это изменение отражается на другом потоке. Точно так же, когда один поток закрывает файл, второй поток теряет возможность работать с этим файлом. В связи с тем что процесс и все его потоки могут выполнять лишь одну программу одновременно, как только одни из потоков вызывает функцию семейства exec(), все остальные потоки завершаются (естественно, новая программа может создавать собственные потоки).

В Linux реализована библиотека API-функций работы с потоками, соответствующая стандарту POSIX (она называется Pthreads). Все функции и типы данных библиотеки объявлены в файле . Эти функции не входят в стандартную библиотеку языка С, поэтому при компоновке программы нужно указывать опцию -lpthread в командной строке.

4.1. Создание потока

Каждому потоку в процессе назначается собственный идентификатор. При ссылке на идентификаторы потоков в программах, написанных на языке С или C++, нужно использовать тип данных pthread_t.

После создания поток начинает выполнять потоковую функцию. Это самая обычная функция, которая содержит код потока. По завершении функции поток уничтожается. В Linux потоковые функции принимают единственный параметр типа void* и возвращают значение аналогичного типа. Этот параметр называется аргументом потока. Через него программы могут передавать данные потокам. Аналогичным образом через возвращаемое значение программы принимают данные от потоков.

Функция pthread_create() создает новый поток. Ей передаются следующие параметры.

■ Указатель на переменную типа pthread_t, в которой сохраняется идентификатор нового потока.

■ Указатель на объект атрибутов потока. Этот объект определяет взаимодействие потока с остальной частью программы. Если задать его равным NULL, поток будет создан со стандартными атрибутами. Подробнее данная тема обсуждается в разделе 4.1.5, "Атрибуты потоков".

■ Указатель на потоковую функцию. Функция имеет следующий тип:

void* (*)(void*)

■ Значение аргумента потока (тип void*). Данное значение без каких-либо изменений передается потоковой функции.

Функция pthread_create() немедленно завершается, и родительский поток переходит к выполнению инструкции, следующей после вызова функции. Тем временем новый поток начинает выполнять потоковую функцию. ОС Linux планирует работу обоих потоков асинхронно, поэтому программа не должна рассчитывать на какую-то согласованность между ними.

Программа, представленная в листинге 4.1, создает поток, который непрерывно записывает символы 'x' в стандартный поток ошибок. После вызова функции pthread_create() основной поток начинает делать то же самое, но вместо символов 'x' печатаются символы 'o'.

Листинг 4.1. (thread-create.c) Создание потока

#include

#include

/* Запись символов 'x' в поток stderr.

   Параметр не используется.

   Функция никогда не завершается. */

void* print_xs(void* unseed) {

 while (1)

  fputc('x', stderr);

 return NULL;

}

/* Основная программа. */

int main() {

 pthread_t thread_id;

 /* Создание потока. Новый поток выполняет

    функцию print_xs(). */

 pthread_create(&thread_id, NULL, &print_xs, NULL);

 /* Непрерывная запись символов 'o' в поток stderr. */

 while (1)

  fputc('o', stderr);

 return 0;

}

Компиляция и компоновка программы осуществляются следующим образом:

% cc -o thread-create thread-create.c -lpthread

Запустите программу, и вы увидите, что символы 'x' и 'o' чередуются самым непредсказуемым образом.