UNIX环境高级编程（第12章 线程控制）

1线程属性

创建线程pthread_create的参数pthread_attr_tattr;可以用来定制各种不同的线程属性。

detachstate：线程的分离状态属性

guardsize：线程栈末尾的警戒缓冲区大小

stackaddr：线程栈的最低地址

stacksize：线程栈的大小

1.1线程属性的初始化和销毁

#include <pthread.h>

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);   /*将attr初始化为系统支持的默认属性值*/

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *arrt);/*释放空间，无效值初始化attr*/

                   返回值：若成功返回0，否则返回错误编号

1.2线程的分离状态属性

#include <pthread.h>

int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *restrict attr, int *detachstate);

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

                   返回值：若成功返回0，否则返回错误编号

    如果创建线程时就知道不需要了解线程的终止状态，可以修改pthread_attr_t结构中的detachstate线程属性，让线程以分离状态启动。

分离状态属性detachstate有两个合法值：PTHREAD_CREATE_DETACHED，以分离状态启动线程；PTHREAD_CREATE_JOINABLE，正常启动线程，应用程序可以获取线程的终止状态。

1.3线程的缓冲区大小

#include <pthread.h>

int pthread_attr_getguardsize (const pthread_attr_t *restrict attr, size_t *restrict guardsize);

int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);

                       返回值：若成功返回0，否则返回错误编号

    线程缓冲区大小属性guardsize控制着线程栈末尾之后用以避免栈溢出的扩展内存的大小。该属性默认值为PAGESIZE个字节。也可以把guardsize线程属性设为0，从而不允许属性的这种行为发生：在这种情况下不会提供警戒缓冲区。

1.4线程栈的最低地址

#include <pthread.h>

int pthread_attr_getstack (const pthread_attr_t *restrict attr,

void **restrict stackaddr, size_t *restrict stacksize);

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);

                      返回值：若成功返回0，否则返回错误编号

         这两个函数可以用于管理stackaddr线程属性，也可以用于管理stacksize线程属性。

1.5线程栈的大小

#include <pthread.h>

int pthread_attr_getstacksize (const pthread_attr_t *restrict attr, size_t *restrict stacksize);

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);

                      返回值：若成功返回0，否则返回错误编号

    这两个函数用来读取或设置线程属性stacksize。

2同步属性

2.1互斥量属性

#include <pthread.h>

int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr);    /*初始化互斥量属性*/

int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr); /*回收互斥量属性*/

返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号

2.2读写锁属性

#include <pthread.h>

int pthread_rwlockattr_init(pthread_rwlockattr_t *attr);    /*初始化读写锁属性*/

int pthread_rwlockattr_destroy(pthread_rwlockattr_t *attr); /*回收读写锁属性*/

返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号

2.3条件变量属性

#include <pthread.h>

int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *attr);    /*初始化条件变量属性*/

int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *attr); /*回收条件变量属性*/

返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号

3重入

可重入与不可重入：（转载）

这种情况出现在多任务系统当中，在任务执行期间捕捉到信号并对其进行处理时，进程正在执行的指令序列就被信号处理程序临时中断。如果从信号处理程序返回，则继续执行进程断点处的正常指令序列，从重新恢复到断点重新执行的过程中，函数所依赖的环境没有发生改变，就说这个函数是可重入的，反之就是不可重入的。
   众所周知，在进程中断期间，系统会保存和恢复进程的上下文，然而恢复的上下文仅限于返回地址，cpu寄存器等之类的少量上下文，而函数内部使用的诸如全局或静态变量，buffer等并不在保护之列，所以如果这些值在函数被中断期间发生了改变，那么当函数回到断点继续执行时，其结果就不可预料了。打个比方，比如malloc，将如一个进程此时正在执行malloc分配堆空间，此时程序捕捉到信号发生中断，执行信号处理程序中恰好也有一个malloc，这样就会对进程的环境造成破坏，因为malloc通常为它所分配的存储区维护一个链接表，插入执行信号处理函数时，进程可能正在对这张表进行操作，而信号处理函数的调用刚好覆盖了进程的操作，造成错误。

满足下面条件之一的多数是不可重入函数：
(1)使用了静态数据结构;
(2)调用了malloc或free;
(3)调用了标准I/O函数;标准io库很多实现都以不可重入的方式使用全局数据结构。
(4)进行了浮点运算.许多的处理器/编译器中，浮点一般都是不可重入的 (浮点运算大多使用协处理器或者软件模拟来实现。

如果一个函数在同一时刻可以被多个线程安全地调用，就称该函数是线程安全的。

如果一个函数对多个线程来说是可重入的，则说这个函数是线程安全的，但这并不能说明对信号处理程序来说该函数也是可重入的。

    如果函数对异步信号处理程序的重入是安全的，那么就可以说函数是异步-信号安全的。

（转载）

可重入函数，与多线程无关，即可重入概念并不依赖于多线程，可重入的提出是依据单一线程提出来的，当然，多线程可重入是它的扩展。一个函数被同一个线程调用2次以上，得到的结果具有可再现性(多次调用函数，得到的结果是一样的)。那么我们说这个函数是可重入的。

为了保证函数是可重入的，需要做到一下几点：

1，不在函数内部使用静态或者全局数据

2，不返回静态或者全局数据，所有的数据都由函数调用者提供

3，使用本地数据，或者通过制作全局数据的本地拷贝来保护全局数据

4，如果必须访问全局数据，使用互斥锁来保护

5，不调用不可重入函数

    线程安全函数，如果一个函数能够安全的同时被多个线程调用而得到正确的结果，那么，我们说这个函数是线程安全的。所谓安全，一切可能导致结果不正确的因素都是不安全的调用。

    线程安全，是针对多线程而言的。那么和可重入联系起来，我们可以断定，可重入函数必定是线程安全的，但是线程安全的，不一定是可重入的。不可重入函数，函数调用结果不具有可再现性，可以通过互斥锁等机制，使之能安全的同时被多个线程调用，那么，这个不可重入函数就是转换成了线程安全。

4线程私有数据

   线程私有数据（也称线程特定数据）是存储和查询与某个线程相关的数据的一种机制。

1在分配线程私有数据之前，需要创建与该数据关联的键：

#include <pthread.h>

int pthread_key_create(pthread_key_t *keyp, void (*destructor)(void));

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

2消除键与线程私有数据值之间的关联关系

#include <pthread.h>

int pthread_key_delete(pthread_key_t *key);

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

3确保分配的键并不会由于在初始化阶段的竞争而发生变动

#include <pthread.h>

pthread_once_t initflag = PTHREAD_ONCE_INIT;

int pthread_once(pthread_once_t *initflag, void (*initfn)(void));

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

5取消选项

    有两个线程属性并没有包含在pthread_attr_t结构中，它们是可取消状态和可取消类型。这两个属性影响着线程在响应pthread_cancel函数调用时所呈现的行为。

6线程和信号

1线程中阻止信号发生

#include <pthread.h>

int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t *restrict oset);

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

2线程等待一个或多个信号发生

#include <pthread.h>

int sigwait(const sigset_t *restrict set, int *restrict signop);

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

3把信号发送到线程

#include <pthread.h>

int pthread_kill(pthread_t thread, int signo);

返回值：成功返回0，失败返回错误编号

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <pthread.h>int      quitflag;sigset_t mask;pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;pthread_cond_t  wait = PTHREAD_COND_INITIALIZER;void *thr_fn(void *arg){    int err, signo;    for (;;)    {        err = sigwait(&mask, &signo);        if (err != 0)        {            printf("sigwait failed..\n");            exit(0);        }        switch(signo)        {        case SIGINT:            printf("\ninterrupt\n");            break;        case SIGQUIT:            pthread_mutex_lock(&lock);            printf("\nquit\n");            quitflag = 1;            pthread_mutex_unlock(&lock);            pthread_cond_signal(&wait);            return 0;        default:            printf("unexpeced signal %d\n", signo);            exit(1);        }    }}int main(void){    int err;    sigset_t oldmask;    pthread_t tid;    sigemptyset(&mask);    sigaddset(&mask, SIGINT);    sigaddset(&mask, SIGQUIT);    if ((err = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &mask, &oldmask)) != 0)    {        printf("SIG_BLOCK error\n");        exit(1);    }    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, 0);    if (err != 0)    {        printf("can't create thread\n");        exit(1);    }    pthread_mutex_lock(&lock);    while (quitflag == 0)        pthread_cond_wait(&wait, &lock);    pthread_mutex_unlock(&lock);        quitflag = 0;    if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0)    {        printf("SIG_SETMASK error\n");        exit(1);    }    return 0;}

[root]# ./a.out interruptinterruptinterruptquit[root]#