QNX/UNIX: Анатомия параллелизма

Цилюрик Олег Иванович

start_routine

— функция типа

void*(void*)

, уже упоминавшаяся выше как функция потока; это тот код, который будет фактически выполняться в качестве отдельного потока. Если выполнение этой функции завершается по

return

, то происходит нормальное завершение потока с вызовом

pthread_exit

, использующим значение, возвращаемое start_routine в качестве статуса завершения. (Исключением является поток, связанный с

main

; он при завершении выполняет вызов

exit

.)

arg

—

указатель на блок данных, передаваемых

start_routine

в качестве входного параметра. Этот параметр подробно рассмотрен далее.

Чаще всего (однако совершенно необязательно) функция потока

start_routine

представляет собой бесконечный цикл, в котором выполняются некоторые действия с выходом из цикла в том случае, когда нужно завершить выполнение и уничтожить созданный поток. Выглядит это следующим образом:

// функция потока:

void* ThreadProc(void* data) {

while (true) {

// ... выполняется работа ...

if (...) break;

// после этого поток нам уже не нужен!

}

return NULL;

}

После успешного создания нового потока он начинает функционировать «параллельно» с породившим его потоком и другими потоками процесса (если быть совсем точными, то со всеми прочими потоками, существующими в системе, так как в QNX существует только одна стратегия диспетчеризации потоков

PTHREAD_SCOPE_SYSTEM

, и существует она глобально, на уровне всей системы). При этом после точки выполнения

pthread_create

невозможно предсказать, какой поток получит управление: породивший, порожденный или вообще произвольный поток из другого процесса. Это важно учитывать при передаче новому потоку данных и других операциях начальной инициализации параметров внутри созданного потока.

В отличие от создаваемых параллельных процессов, рассмотренных ранее, все потоки, создаваемые в рамках одного процесса, разделяют единое адресное пространство процесса, и поэтому все переменные процесса, находящиеся в области видимости любого потока, доступны этому потоку.

Атрибуты потока

В коде реальных приложений очень часто можно видеть простейшую форму вызова, порождающего новый поток, в следующем виде:

pthread_create(NULL, NULL, &thread_func, NULL);

И для многих целей такого вызова достаточно, так как созданный поток будет обладать свойствами, предусмотренными по умолчанию (преимущественная часть поведенческих характеристик нового потока наследуется от его родителя). Если же нам нужно создать поток с некоторым специфическим поведением, отличающимся от поведения по умолчанию, нам следует обратиться к атрибутной записи создания потока — второму параметру вызова функции создания.

Атрибутная запись потока должна создаваться и обязательно инициализироваться вызовом

pthread_attr_init

до точки порождения потока. Любые последующие изменения атрибутной записи создания потока не производят никаких изменений в поведении потока (хотя некоторые из параметров потока, определяемых атрибутной записью при его создании, могут быть изменены позже, уже в ходе выполнения потока, вызовом соответствующих функций). Таким образом,

атрибутная запись потока является чисто инициализирующей структурой и может быть даже уничтожена следующим оператором после порождения этого потока.

Эффект повторной инициализации атрибутной записи не определен. Для ее повторного использования (если требуется переопределение значений параметров) должен быть предварительно выполнен вызов

pthread_attr_destroy

с последующей повторной инициализацией структуры (он разрушает атрибутную запись, но без освобождения ее памяти):

pthread_attr_t* pattr = new pthread_attr_t;

for (int i = 0; i < N; i++) {

pthread_attr_init(pattr);

// ... разнообразные настройки для разных потоков ...

pthread_create(NULL, pattr, &function, NULL);

pthread_attr_destroy(pattr);

}

delete pattr;

Непосредственно манипулировать с полями атрибутной записи, адресуясь к ним по именам полей, крайне опасно. Для этого предусмотрен широкий спектр функций SET/GET:

pthread_attr_getdetachstate

pthread_attr_setdetachstate

pthread_attr_getguardsize

pthread_attr_setguardsize

pthread_attr_getinheritsched

pthread_attr_setinheritsched

pthread_attr_getschedparam

pthread_attr_setschedparam

pthread_attr_getschedpolicy

pthread_attr_setschedpolicy

pthread_attr_getscope

pthread_attr_setscope

pthread_attr_getstackaddr

pthread_attr_setstackaddr

pthread_attr_getstacklazy

pthread_attr_setstacklazy

pthread_attr_getstacksize

pthread_attr_setstacksize

Мы не станем подробно описывать все параметры потока, которые могут быть переопределены атрибутной записью, ведь для этого есть техническая документация QNX, а рассмотрим только наиболее интересные параметры.

Присоединенность

Это одно из самых интересных свойств потока, но одновременно и одно из самых сложных для понимания, поэтому есть смысл остановиться на нем более подробно. Поток может создаваться как ожидаемый (

PTHREAD_CREATE_JOINABLE

; таковым он и создается по умолчанию; используется также термин «присоединенный») или отсоединенный (

PTHREAD_CREATE_DETACHED

). [18] Например:

pthread_attr_t attr;

pthread_attr_init(&attr);

18

Русскоязычную терминологию, пусть и не самую благозвучную, мы здесь заимствуем из [12].