《unix高级环境编程》线程控制——线程私有数据

ゝ一纸荒年。 2022-08-14 00:41 227阅读 0赞

进程中的所有线程都可以访问进程的整个地址空间，一个线程真正拥有的唯一私有存储是处理器寄存器，甚至栈地址也能被共享，底层实现也没有阻止这种访问。但处理线程私有数据的函数可以提高线程间数据的独立性，维护基于每个线程的数据。  
在需要一个变量时，如果所有线程共享相同的值，则可以使用静态或外部数据，就像在单线程程序中那样，但通常需要互斥量来同步跨越多个线程对共享数据的存取；如果每个线程都需要一个私有变量值，则必须在某处存储所有值，并且每个线程能够定位到属于自己的值，线程私有数据机制可以做到这一点，线程私有数据避免了与其他线程同步访问的问题。

在分配线程私有数据之前，需要创建与该数据关联的键，然后每个线程就能独立地设定或取得自己的键值。键对所有的线程是相同的，但每个线程能将它独立的键值与共享的键关联。每个线程能在任何时间为键设置它的私有值，而不会影响到其他线程的键值。线程通常使用malloc 为线程私有数据分配内存空间，析构函数通常释放以分配的内存，如果线程没有释放内存就退出了，则会造成内存泄露。

/* 线程私有数据 */
    
    /*
     * 函数功能：为线程私有数据创建键值；
     * 返回值：若成功则返回0，否则返回错误编码；
     * 函数原型：
     */
    #include <pthread.h>
    
    int pthread_key_create(pthread_key_t *keyp, void(*destructor)(void*));
    /*
     * 说明：
     * 创建的键值存储在keyp所指向的内存单元中，这个键可以被进程中的所以线程使用，但每个线程把这个键
     * 与不同的线程私有数据地址进行关联；创建新键时，每个线程的数据地址设为null；
     * 该函数还包含一个键关联析构函数，当线程退出时，若数据地址为非null，则调用析构函数，唯一的参数就是数据地址；
     * 若destructor为null时，表示没有析构函数；
     */
    /*
     * 函数功能：取消线程私有数据与键之间的关联；
     * 返回值：若成功则返回0，否则返回错误编码；
     * 函数原型：
     */
    #include <pthread.h>
    
    int pthread_key_delete(pthread_key_t *key);

对于每个 pthread\_key\_t 变量只能有一个 pthread\_key\_create 调用与之对应，如果一个键创建了两次，第二次创建的键将覆盖第一次，第一次的键和任何线程为其设置的值都将丢失。

#include<pthread.h>
    pthread_once_t initflag = PTHREAD_ONCE_INIT;
    int pthread_once(pthread_once_t *initflag, void(*initfn)(void));
    //成功则返回0，否则返回错误编号。

initfalg 必须是一个全局变量或静态变量，而且必须初始化为PTHREAD\_ONCE\_INIT。它被称之为控制变量，pthread\_once 的第二个参数就是与控制变量关联的函数指针，它所指的函数没有参数。  
pthread\_once 首先检查控制变量，以判断是否已经完成初始化。如果完成，pthread\_once 简单地返回；否则，pthread\_once 调用初始化函数。如果一个线程在初始化过程中，另外的线程也调用了pthread\_once，这后者将等待，直到前面的线程初始化完成。

键一旦创建，就可以用过调用pthread\_setspecific函数把键和线程私有数据关联起来，可以通过pthread\_getspecific函数获取线程私有数据的地址。

include <pthread.h>
    
    void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);
    
    //返回值：线程私有数据值，若没有值与键关联则返回NULL
    
    int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);
    
    //返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号

测试程序：该程序的功能是输出变量名对应的值

#include "apue.h"
    #include <pthread.h>
    
    extern char **environ;
    pthread_mutex_t env_mutex;
    
    static pthread_key_t key;
    static pthread_once_t init_done = PTHREAD_ONCE_INIT;
    
    static void thread_init(void);
    char *Mgetenv(const char *name);
    void *fun1(void *arg);
    void *fun2(void *arg);
    
    int main()
    {
        pthread_t tid1,tid2;
        int err;
        void *pret;
        err = pthread_create(&tid1,NULL,fun1,NULL);
        if(err != 0)
            err_quit("can't create thread: %s\n", strerror(err));
        err = pthread_create(&tid2,NULL, fun2,NULL);
        if(err != 0)
            err_quit("can't create thread: %s\n", strerror(err));
        pthread_join(tid1,&pret);
        printf("thread 1 exit code is: %d\n",(int)pret);
        pthread_join(tid2,&pret);
        printf("thread 2 exit code is: %d\n",(int)pret);
        exit(0);
    }
    static void thread_init(void)
    {
        pthread_mutexattr_t attr;
    
        pthread_mutexattr_init(&attr);
        pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
        pthread_mutex_init(&env_mutex,&attr);
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    
        pthread_key_create(&key,free);
    }
    char *Mgetenv(const char *name)
    {
        int i,len;
        char *envbuf;
    
        pthread_once(&init_done,thread_init);
        pthread_mutex_lock(&env_mutex);
        envbuf = (char*)pthread_getspecific(key);
        if(envbuf == NULL)
        {
            envbuf = (char*)malloc(ARG_MAX);
            if(envbuf == NULL)
            {
                 pthread_mutex_unlock(&env_mutex);
                 return NULL;
            }
            pthread_setspecific(key,envbuf);
        }
        len = strlen(name);
        for(i=0; environ[i] != NULL; i++)
        {
            if((strncmp(name, environ[i], len) == 0) &&
               (environ[i][len] == '='))
               {
    
                   strcpy(envbuf, &environ[i][len+1]);
                   pthread_mutex_unlock(&env_mutex);
                   return envbuf;
               }
        }
        pthread_mutex_unlock(&env_mutex);
        return NULL;
    }
    void *fun1(void *arg)
    {
        char *value;
        printf("thread 1 start...\n");
        value = Mgetenv("HOME");
        printf("HOME=%s\n",value);
        printf("thread 1 exit...\n");
        pthread_exit((void*)1);
    }
    void *fun2(void *arg)
    {
        char *value;
        printf("thread 2 start...\n");
        value = Mgetenv("SHELL");
        printf("SHELL=%s\n",value);
        printf("thread 2 exit...\n");
        pthread_exit((void*)2);
    }

参考资料：

《UNIX高级环境编程》

[http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2012/12/19/2824990.html][http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2012_12_19_2824990.html]

[http_www.cnblogs.com_Anker_archive_2012_12_19_2824990.html]: http://www.cnblogs.com/Anker/archive/2012/12/19/2824990.html