Multithreaded Programming Guide.ppt [兼容模式]

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狱侥鱼
7 years ago
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1 多线程编程 HUST Ke Shi

2 Linux 系统下的多线程遵循 POSIX 标准线程接口 pthread 编写 Linux 下的多线程程序, 需要使用头文件 pthread.h, 连接时需要使用库 libpthread.a 源文件链接动态库生成对象文件名编译命令 :gcc **.c lpthread -o ** 1.2

3 一 POSIX 中常用函数 ( 一 ) 创建新线程 pthread_creat int pthread_create( pthread_t* thread, pthread_attr* attr, void *(*func)(void*), void* arg // 返回指向线程标识符的指针 // 设置线程属性 // 新线程将启动的函数的地址 // 传递给新线程启动函数的参数 ); 函数执行成功返回 0, 失败返回错误码执行成功后, 新线程将从设定的函数处开始执行, 原线程则继续执行 1.3

void* arg // 返回指向线程标识符的指针 // 设置线程属性 // 新线程将启动的函数的地址 //

4 ( 二 ) 终止线程 : void pthread_exit(void* ret) 终止调用此函数的线程, 并返回一个指向某对象的指针 (ret) 注意, 不能返回指向局部变量的指针 ( 三 ) 合并线程 :pthread_join int pthread_join(pthread_t* thread, void **ret); 第一个参数为被等待的线程标识符, 第二个参数为一个用户定义的指针, 它可以用来存储被等待线程的返回值这个函数是一个线程阻塞的函数, 调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止, 当函数返回时, 被等待线程的资源被收回 1.4

pthread_join(pthread_t* thread, void **ret); 第一个参数为被等待的线程标识符,

5 例程 : #include <stdio.h> #include <pthread.h> #define MAX 5 void thread_child1(void) int i; for(i=0;i<max;i++) printf("thread_child1:%d\n",i); sleep(1); void thread_child2(void) int i; for(i=0;i<max;i++) printf( Thread_Child2:%d\n,i); sleep(1); 1.5 子线程每打印一条自己的信息后然后睡眠一秒!

$printf("thread_child1:%d\n",i); sleep(1); void thread_child2(void)$

6 int main(void) pthread_t child1, child2; int i; int ret1, ret2; 创建线程 ret1=pthread_create(&child1,null,(void*)thread_child1,null); ret2=pthread_create(&child1,null,(void*)thread_child1,null); if(ret1!=0 ret2!=0) printf("create pthread_child faulure\n"); exit(1); pthread_join(child1,null); pthread_join(child2,null); return 0; 等待子线程完成 1.6

$=0) printf("create pthread_child faulure\n"); exit(1); pthread_join(child1,null);$

7 运行结果从运行结果可以看出, 两个子线程是并发执行的 1.7

8 二线程的控制方式 ( 一 ) 互斥锁 1 声明互斥锁变量 :pthread_mutext_t mutex; pthread_mutex_t 为不公开的数据类型, 其中包含一个系统分配的属性对象 2 互斥锁初始化: pthread_mutex_init( pthread_mutex_t *mymutex, const pthread_mutexattr_t *attr); 第一个参数是要初始化的互斥锁的指针 ; 第二个参数是一个可选的 pthread_mutexattr_t 指针, 用来设置属性 1.8

pthread_mutex_init( pthread_mutex_t *mymutex, const

9 3 锁定互斥锁 :pthread_mutex_lock (&mutex); pthread_mutex_lock 声明开始用互斥锁上锁, 此后的代码直至调用 pthread_mutex_unlock 为止, 均被上锁, 即同一时间只能被一个线程调用执行 4 打开互斥锁 :pthread_mutex_unlock(&mutex); 下面我们利用互斥锁实现两线程的互斥问题 1.9

10 假设某站有两个卖票窗口售票, 下面的程序将模拟该系统 #include<stdio.h> #include<pthread.h> #include<semaphore.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> int alltickets= 10; // 假设总共还剩余十张票 pthread_mutex_t mutex; // 声明互斥锁 void window1() while(alltickets>=1) pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁 if(alltickets>=1) printf("i am window1:%d\n",alltickets); alltickets--; 思考 : 为什么卖票前还要判断当前的票数? 否则可能会发生什么情况? pthread_mutex_unlock(&mutex); // 对共享资源的访问完后解锁 sleep(1); 1.10

$pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁 if(alltickets>=1) printf("i am window1:%d\n",alltickets); alltickets--;$

11 void window2() while(alltickets>=1) pthread_mutex_lock(&mutex); if(alltickets>=1) printf("i am window2:%d\n",alltickets); alltickets--; pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(2); void main(void) pthread_t sell1,sell2; pthread_mutex_init (&mutex,null); pthread_create(&sell1, NULL, (void *)&window1, NULL); pthread_create(&sell2, NULL, (void *)&window2, NULL); pthread_join(sell1,null); pthread_join(sell2,null); 1.11

pthread_t sell1,sell2; pthread_mutex_init (&mutex,null); pthread_create(&sell1, NULL, (void *)&window1,

12 运行结果从运行结果可以看出 : 两个线程实现了互斥, 并完成了售票任务 1.12

13 ( 二 ) 信号量信号量本质上是一个非负的整数计数器, 它被用来控制对公共资源的访问当公共资源增加时, 调用函数 sem_post( ) 增加信号量只有当信号量值大于 0 时, 才能使用公共资源, 使用后, 调用函数 sem_wait( ) 减少信号量和信号量有关的一些函数都在头文件 semaphore.h 中定义信号量的数据类型为结构 sem_t, 它本质上是一个长整型的数函数 sem_init( ) 用来初始化一个信号量它的原型为 : extern int sem_init _P ((sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)); sem 为指向信号量结构的一个指针 ;pshared 不为 0 时, 此信号量在进程间共享, 否则只能为当前进程的所有线程共享 ;value 给出了信号量的初始值 1.13

h 中定义信号量的数据类型为结构 sem_t, 它本质上是一个长整型的数函数 sem_init( ) 用来初始化一个信号量它的原型为 : extern int sem_init _P

14 函数 sem_post( sem_t *sem ) 用来增加信号量的值当有线程阻塞在这个信号量上时, 调用这个函数会使其中的一个线程不再阻塞, 选择机制同样是由线程的调度策略决定的函数 sem_wait( sem_t *sem ) 被用来阻塞当前线程直到信号量 sem 的值大于 0, 解除阻塞后将 sem 的值减一, 表明公共资源经使用后减少函数 sem_destroy(sem_t *sem) 用来释放信号量 sem 下面, 我们利用信号量来实现经典的生产者与消费者问题 ( 源代码见下 ) 1.14

) 被用来阻塞当前线程直到信号量 sem 的值大于 0, 解除阻塞后将 sem 的值减一, 表明公共资源经使用后减少函数

15 #include<stdio.h> #include<pthread.h> #include<semaphore.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #define N 5 int k=0; // 保存现有产品数量 sem_t full; sem_t empty; pthread_mutex_t mutex; void producer(void) int i=0; while(i<=5) sem_wait(&empty); pthread_mutex_lock(&mutex); k++; printf(" produce one Remaining:%d\n",k); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full); i++; sleep(1); 等待直到有空的缓冲区才能进入对临界资源的访问必须加锁生产一个产品后, 要占有一个空的缓冲区 1.15

$Remaining:%d\n",k); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&full); i++; sleep(1); 等待直到有空的缓冲区才能进入$

16 void consumer(void) int j=0; while(j<=10) sem_wait(&full); pthread_mutex_lock(&mutex); k--; printf(" consumer one the rest :%d\n",k); pthread_mutex_unlock(&mutex); sem_post(&empty); sleep(1); j++; main() pthread_t thread1,thread2,thread3; sem_init(&full,0,0); sem_init(&empty,0,n); pthread_create(&thread1,null,(void*)producer,null); pthread_create(&thread2,null,(void*)producer,null); pthread_create(&thread3,null,(void*)consumer,null); pthread_join(thread1,null); pthread_join(thread2,null); pthread_join(thread2,null); 1.16 等待直到有货物可取时才能进入消费后, 释放一个缓冲区创建两个生产者线程, 一个消费者线程

sem_init(&empty,0,n); pthread_create(&thread1,null,(void*)producer,null); pthread_create(&thread2,null,(void*)producer,null);

17 运行结果从运行结果可以看出, 当两个生产者生产的产品充满缓冲区时, 就会阻塞 ; 只有消费者消费了一个 ( 或多个 ) 时, 才可以生产, 各线程实现了同步与互斥 1.17

chap07.key

chap07.key #include void two(); void three(); int main() printf("i'm in main.\n"); two(); return 0; void two() printf("i'm in two.\n"); three(); void three() printf("i'm in three.\n"); void, int 标识符逗号分隔,