Роб Кёртен - Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

• функция fork() не работает с несколькими потоками — см. выше;

• при работе с fork() в условиях многопоточности вы должны будете зарегистрировать обработчик pthread_atfork() и локировать каждый мутекс по отдельности перед собственно ветвлением, а это усложнит структуру программы;

• дочерние процессы, созданные fork(), копируют все открытые дескрипторы файлов. Как мы увидим позже в главе «Администратор ресурсов», это требует много дополнительных усилий, которые может быть совершенно напрасными, если дочерний процесс затем сразу сделает exec() и тем самым закроет все открытые дескрипторы.

Выбор между семействами функций vfork() и spawn() сводится к переносимости, а также того, что должны делать родительский и дочерний процесс. Функция vfork() задержит выполнение до тех пор, пока дочерний процесс не вызовет exec() или не завершится, тогда как семейство spawn() может позволить работать обоим процессам одновременно. Впрочем, в разных ОС поведение функции vfork() может несколько отличаться.

Запуск потока

Теперь, когда мы знаем, как запустить другой процесс, давайте рассмотрим, как осуществить запуск другого потока.

Любой поток может создать другой поток в том же самом процессе; на это не налагается никаких ограничений (за исключением объема памяти, конечно!) Наиболее общий путь реализации этого — использование вызова функций POSIX pthread_create():

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread,

 const pthread_attr_t *attr,

 void*(*start_routine)(void*), void *arg);

Функция pthread_create() имеет четыре аргумента :

thread указатель на pthread_t, где хранится идентификатор потока attr атрибутная запись start_routine подпрограмма, с которой начинается поток arg параметр, который передается подпрограмме start_routine

Отметим, что указатель thread и атрибутная запись (attr) — необязательные элементы, вы может передавать вместо них NULL.

Параметр thread может использоваться для хранения идентификатора вновь создаваемого потока. Обратите внимание, что в примерах, приведенных ниже, мы передадим NULL, обозначив этим, что мы не заботимся о том, какой идентификатор будет иметь вновь создаваемый поток.

Если бы нам было до этого дело, мы бы сделали так:

pthread_t tid;

pthread_create(&tid, ...

printf("Новый поток имеет идентификатор %dn", tid);

Такое применение совершенно типично, потому что вам часто может потребоваться знать, какой поток выполняет какой участок кода.

Небольшой тонкий момент. Новый поток может начать работать еще до присвоения значения параметру tid. Это означает, что вы должны внимательно относиться к использованию tid в качестве глобальной переменной. В примере, приведенном выше, все будет корректно, потому что вызов pthread_create() отработал до использования tid, что означает, что на момент использования tid имел корректное значение.

Новый поток начинает выполнение с функции start_routine(), с параметром arg.

Атрибутная запись потока

Когда вы осуществляете запуск нового потока, он может следовать ряду четко определенных установок по умолчанию, или же вы можете явно задать его характеристики.

Прежде, чем мы перейдем к обсуждению задания атрибутов потока, рассмотрим тип данных pthread_attr_t:

typedef struct {

 int flags;

 size_t   stacksize;

 void     *stackaddr;

 void     (*exitfunc)(void *status);

 int      policy;

 struct   sched_param param;

 unsigned guardsize;

} pthread_attr_t;

В основном эти поля используются как:

flags Неисчисляемые (булевы) характеристики потока — например, создается поток как «обособленный» или «синхронизирующий». stacksize, stackaddr и guardsize Параметры стека. exitfunc Функция, выполняемая перед завершением потока. policy и param Параметры диспетчеризации.

Доступны следующие функции:

Управление атрибутами

pthread_attr_destroy()

pthread_attr_init()

Флаги (булевы характеристики)

pthread_attr_getdetachstate()

pthread_attr_setdetachstate()

pthread_attr_getinheritsched()

pthread_attr_setinheritsched()

pthread_attr_getscope()

pthread_attr_setscope()

Параметры стека

pthread_attr_getguardsize()

pthread_attr_setguardsize()

pthread_attr_getstackaddr()

pthread_attr_setstackaddr()

pthread_attr_getstacksize()

pthread_attr_setstacksize()

Параметры диспетчеризации

pthread_attr_getschedparam()

pthread_attr_setschedparam()

pthread_attr_getschedpolicy()

pthread_attr_setschedpolicy()

Список выглядит довольно большим (18 функций), но в действительности нас будет заботить применение только примерно половины функций из этого списка, потому что все эти они сгруппированы по парам «get» — «set», т.е. в каждой паре есть функция как получения параметров (get), так и их установки (set) — за исключением функций pthread_attr_init() и pthread_attr_destroy().

Прежде чем мы исследуем назначения атрибутов, следует отметить одно обстоятельство. Вы обязаны вызвать pthread_attr_init() для инициализации атрибутной записи до момента ее использования, задействовать ее с помощью соответствующей функции (функций) pthread_attr_set*() и только затем вызвать функцию pthread_create() для создания потока. Изменение атрибутной записи после того, как поток уже создан, не будет иметь никакого действия.

Администрирование атрибутов потока

Перед использованием атрибутной записи для ее инициализации следует вызвать функцию pthread_attr_init():

...

pthread_attr_t attr;

...

pthread_attr_init(&attr);

Вы можете также вызывать pthread_attr_destroy() для «деинициализации» атрибутной записи потока, но так обычно никто не делает (если не требуется жесткой POSIX-совместимости).

В приведенных ниже описаниях значения по умолчанию помечены комментарием «(по умолчанию)».

Атрибут потока «flags» (флаги)

Три функции — pthread_attr_setdetachstate(), pthread_attr_setinheritsched() и pthread_attr_setscope() — определяют, создается ли поток как «синхронизирующий» («joinable») или как «обособленный» (detached), наследует ли поток атрибуты диспетчеризации от создающего потока или использует атрибуты диспетчеризации, указанные в функциях pthread_attr_setschedparam() и pthread_attr_setschedpolicy(), и, наконец, имеет ли поток масштаб «системы» или «процесса».

Для создания «синхронизирующего» потока (это значит, что с завершением этого потока можно синхронизировать другой поток при помощи функции pthread_join()), используется вызов:

(по умолчанию)

pthread_attr_setdetachstate(&attr,

 PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

Чтобы создать поток, синхронизация с завершением которого невозможна (такой поток называют «обособленным»), надо было бы сделать так:

pthread_attr_setdetachstate(&attr,

 PTHREAD_CREATE_DETACHED);

Если вы желаете, чтобы поток унаследовал атрибуты диспетчеризации от потока, его создающего (то есть имел бы ту же самую дисциплину диспетчеризации и тот же самый приоритет, что и родитель), вам следует сделать так:

(по умолчанию)

pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_INHERIT_SCHED);

Для создания потока, который использует атрибуты диспетчеризации, указанные в непосредственно в атрибутной записи (это делается при помощи функций pthread_attr_setsetschedparam() и pthread_attr_setschedpolicy()), вызов выглядел бы следующим образом:

pthread_attr_setinheritsched(&attr,

 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);

И наконец, функция pthread_attr_setscope(). Вам не придется ее вызывать никогда. Почему? Потому что QNX/Neutrino поддерживает для потоков только масштаб системы, и соответствующее значение устанавливается по умолчанию, когда вы инициализируете атрибут. (Масштаб системы означает, что за обладание ресурсами все потоки в системе конкурируют друг с другом; масштаб процесса же означает, что потоки конкурируют за процессор только в пределах «своего» процесса, а диспетчеризацию процессов выполняет ядро).