POSIX Threads

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

POSIX Threads — стандарт POSIX-реализации потоков (нитей) выполнения. Стандарт POSIX.1c, Threads extensions (IEEE Std 1003.1c-1995) определяет API для управления потоками, их синхронизации и планирования.

Реализации данного API существуют для большого числа UNIX-подобных ОС (GNU/Linux, Solaris, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, OS X), а также для Microsoft Windows и других ОС.

Библиотеки, реализующие этот стандарт (и функции этого стандарта), обычно называются Pthreads (функции имеют приставку «pthread_»).

Основные функции стандарта[править | править код]

Pthreads определяет набор типов и функций на языке программирования Си. Заголовочный файл — pthread.h.

  • Типы данных:
    • pthread_t: дескриптор потока;
    • pthread_attr_t: перечень атрибутов потока;
    • pthread_barrier_t: барьер;
    • pthread_barrierattr_t: атрибуты барьера;
    • pthread_cond_t: условная переменная;
    • pthread_condattr_t: атрибуты условной переменной;
    • pthread_key_t: данные, специфичные для потока;
    • pthread_mutex_t: мьютекс;
    • pthread_mutexattr_t: атрибуты мьютекса;
    • pthread_rwlock_t: мьютекс с возможностью эксклюзивной блокировки;
    • pthread_rwlockattr_t: атрибуты этого мьютекса;
    • pthread_spinlock_t: спинлок;
  • Функции управления потоками:
    • pthread_create(): создание потока.
    • pthread_exit(): завершение потока (должна вызываться функцией потока при завершении).
    • pthread_cancel(): отмена потока.
    • pthread_join(): подключиться к другому потоку и ожидать его завершения; поток, к которому необходимо подключиться, должен быть создан с возможностью подключения (PTHREAD_CREATE_JOINABLE).
    • pthread_detach(): отключиться от потока, сделав его при этом отдельным (PTHREAD_CREATE_DETACHED).
    • pthread_attr_init(): инициализировать структуру атрибутов потока.
    • pthread_attr_setdetachstate(): указывает параметр "отделимости" потока (detach state), который говорит о возможности подключения к нему (при помощи pthread_join) других потоков (значение PTHREAD_CREATE_JOINABLE) для ожидания окончания или о запрете подключения (значение PTHREAD_CREATE_DETACHED); ресурсы отдельного потока (PTHREAD_CREATE_DETACHED) при завершении автоматически освобождаются и возвращаются системе.
    • pthread_attr_destroy(): освободить память от структуры атрибутов потока (уничтожить дескриптор).
  • Функции синхронизации потоков:
    • pthread_mutex_init(), pthread_mutex_destroy(), pthread_mutex_lock(), pthread_mutex_trylock(), pthread_mutex_unlock(): с помощью мьютексов.
    • pthread_cond_init(), pthread_cond_signal(), pthread_cond_wait(): с помощью условных переменных.

Пример[править | править код]

Пример использования потоков на языке C: 

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <pthread.h>  void wait_thread (void); void* thread_func (void*);  int main (int argc, char *argv[], char *envp[]) {     pthread_t thread;     if (pthread_create(&thread,NULL,thread_func,NULL)) return EXIT_FAILURE;     for (unsigned int i = 0; i < 20; i++) {         puts("a");         wait_thread();     }     if (pthread_join(thread,NULL)) return EXIT_FAILURE;     return EXIT_SUCCESS; }  void wait_thread (void) {     time_t start_time = time(NULL);     while(time(NULL) == start_time) {} }  void* thread_func (void* vptr_args) {     for (unsigned int i = 0; i < 20; i++) {         fputs("b\n",stderr);         wait_thread();     }     return NULL; }

Пример использования потоков на языке C++: 

#include <cstdlib> #include <iostream> #include <memory> #include <unistd.h> #include <pthread.h>      class Thread { public:     int start () {         return pthread_create( &_ThreadId, nullptr, Thread::thread_func, this );     }     int wait () {         return pthread_join( _ThreadId, nullptr );     }  protected:     Thread() = default;     Thread(const Thread&);      virtual ~Thread () = default;     virtual void run () = 0;      static void* thread_func(void* d) {         (static_cast <Thread*>(d))->run();         return nullptr;     }  private:     pthread_t _ThreadId; };  class TestingThread : public Thread { public:     TestingThread (const char* pcszText) : _pcszText( pcszText ) {}     virtual void run () {         for (unsigned int i = 0; i < 20; i++, usleep(1000)) std::cout << _pcszText << std::endl;     } protected:     const char* _pcszText; };  int main (int argc, char *argv[], char *envp[]) {     TestingThread ThreadA("a");     TestingThread ThreadB("b");     return ThreadA.start() || ThreadB.start() || ThreadA.wait() || ThreadB.wait() ? EXIT_FAILURE : EXIT_SUCCESS; }

Представленные программы используют два потока, печатающих в консоль сообщения, один, печатающий 'a', второй — 'b'. Вывод сообщений смешивается в результате переключения выполнения между потоками или одновременном выполнении на мультипроцессорных системах.

Отличие состоит в том, что программа на C создаёт один новый поток для печати 'b', а основной поток печатает 'a'. Основной поток (после печати 'aaaaa….') ждёт завершения дочернего потока.

Программа на C++ создаёт два новых потока, один печатает 'a', второй, соответственно, — 'b'. Основной поток ждёт завершения обоих дочерних потоков.

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=POSIX_Threads&oldid=128125930