線程解析(四)

作者：曹忠明,華清遠見嵌入式學院講師。

一、線程式控制制

上一節我們講了使用互斥量實現線程的同步，這裡我們介紹一下另外一種常用的方法，POSIX提供的無名訊號量sem，PV原語是對整數計數器訊號量sem的操作，P操作判斷sem資源數是否為0，不為0則進行P操作，一次P操作可使sem減一，而一次V操作可使sem加一。下面是POSIX提供的一些介面函數:

1、訊號量初始化
        #include <semaphore.h>
        int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

函數參數：
        sem：訊號量
        pshared：一個參數一般為0，表示同一個進程中的線程共用一個訊號量。
        value：訊號量資源個數

2、其餘函數
        int sem_wait (sem_t* sem);
        int sem_trywait (sem_t* sem);
        int sem_post (sem_t* sem);
        int sem_getvalue (sem_t* sem);
        int sem_destroy (sem_t* sem);

sem_wait和sem_trywait相當於P操作，它們都能將訊號量的值減一，兩者的區別在於若訊號量的值小於零時，sem_wait將會阻塞進程，而sem_trywait則會立即返回。

sem_post相當於V操作，它將訊號量的值加一，同時發出喚醒的訊號給等待的進程（或線程）。

sem_getvalue 得到訊號量的值。

sem_destroy 摧毀訊號量。

下面用一個常式說明訊號量的使用：

#include <stdio.h>
        #include <pthread.h>
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        #include <unistd.h>
        #include <semaphore.h>
        sem_t sem;

pid_t gettid(void)
        {
             return syscall(SYS_gettid);
        }

void *thread_a(void *arg)
        {
             printf("thread a enter/n");
             sem_wait(&sem); //sem - 1
             printf("thread a P operation/n");
             sleep(10);
             sem_post(&sem); //sem + 1
             printf("thread a V operation/n");
        }

void *thread_b(void *arg)
        {
             printf("thread b enter/n");
             sem_wait(&sem);     //sem - 1
             printf("thread b P operation/n");
             sleep(10);
             sem_post(&sem); //sem + 1
             printf("thread b V operation/n");
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
             pthread_t tid_a,tid_b;
             int err;

    sem_init(&sem, 0, 1);

    err = pthread_create(&tid_a,NULL,thread_a,NULL);
            if(err < 0)
           {
                perror("pthread_create thread_a");
           }
    
           err = pthread_create(&tid_b,NULL,thread_b,NULL);
           if(err < 0)
           {
                perror("pthread_create thread_a");
           }

  sleep(30);
          sem_destroy(&sem);
          printf("the main close/n");
          return 0;
     }
     二、POSIX tid和linux tid

前面我們說建立線程的時候提到一個函數pthread_self，這個函數使POSIX線程庫中的一個函數，通過這個函數可以獲得線程的ID，可是我們列印出來這個ID會發現這個ID是一個很大的數字。沒有得到我們想象的一個數字，其實這個ID是POSIX線程庫提供的一個數字，而linux核心中也為這個線程提供了一個ID，這個ID可以通過gettid獲得，gettid是linux核心提供的一個系統調用，Glibc沒有封裝函數，只能通過系統調用實現。

POSIX：
        #include <pthread>
        pthread_t pthread_self(void);

linux系統調用：
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        pid_t gettid(void)
        {
                return syscall(SYS_gettid);
        }

下面我們通過一個常式看下這兩個函數的區別。
        #include <stdio.h>
        #include <pthread.h>
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        #include <unistd.h>

pid_t gettid(void)
        {
                return syscall(SYS_gettid);
        }

void *thread_a(void *arg)
        {
                printf("thread a enter/n");
                pthread_t posix_tid;
                pid_t linux_tid;
                pid_t pid;
                posix_tid = pthread_self();
                linux_tid = gettid();
                pid = getpid();
                printf("pid = %x, posix_tid = %x, linux_tid = %x/n", pid, posix_tid, linux_tid);
        }

void *thread_b(void *arg)
        {
                printf("thread b enter/n");
                pthread_t posix_tid;
                pid_t linux_tid;
                pid_t pid;
                posix_tid = pthread_self();
                linux_tid = gettid();
                pid = getpid();
                printf("pid = %x, posix_tid = %x, linux_tid = %x/n", pid, posix_tid, linux_tid);
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
                pthread_t tid_a,tid_b;
                int err;

        err = pthread_create(&tid_a,NULL,thread_a,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }

                err = pthread_create(&tid_b,NULL,thread_b,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }

        sleep(5);
                printf("the main close/n");
                return 0;
        }

程式運行結果：
thread a enter
pid = 3b89, posix_tid = b7fd4b90, linux_tid = 3b8a
thread b enter
pid = 3b89, posix_tid = b75d3b90, linux_tid = 3b8b
the main close

通過這個函數我們可以發現posix提供的這個ID不是很有規律，而linux核心為線程提供的ID是經跟在主進程進程號的數字，如上面程式中主進程ID為3b89而兩個線程的ID分別為3b8a，3b8b。