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* <i>tid</i>, const pthread_attr_t *<i>attr</i>,
void *(*<i>func</i>)(void*), void *<i>arg</i>);
<i>Возвращает: 0 в случае успешного выполнения, положительное значение Exxx в случае ошибки</i>
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 <i>tid</i>, void **<i>status</i>);
<i>Возвращает: 0 в случае успешного выполнения, положительное значение Exxx в случае ошибки</i>
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);
<i>Возвращает: идентификатор вызывающего потока</i>
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.
Функция
pthread_detach
изменяет состояние потока, превращая его из присоединяемого в отсоединенный.
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t <i>tid</i>);
