Лабораторная работа по курсу "Операционные системы" Потоки в ос Linux
Цель работы: знакомство с системными вызовами для управления потоками в ОС Linux.
I. Управление потоками
Основная цель использования потоков - это разделение программы на подзадачи, которые могут выполняться параллельно. По сравнению с процессами взаимодействие и синхронизация потоков требует меньше времени, поскольку потоки одного процесса выполняются в одном адресном пространстве.
В ОС UNIX/Linux имеется API для потоков стандарта POSIX (Portable Operating System Interface) - pthreads ("P" - от POSIX). Прототипы функций работы с потоками и необходимые типы данных содержатся в заголовочном файле <pthread.h>. Эти функции не включены в стандартную библиотеку языка С, они находятся в библиотеке libthread. Поэтому в командную строку для компоновки необходимо добавить опцию (см. лабораторную работу 2)
-lpthread
Каждый поток имеет свой идентификатор потока, ID потока. В программах на С/С++ для ID потоков следует использовать тип pthread_t из <sys/types/.h>.
Создание и завершение потоков
Создание потока. Поток создается функцией pthtead_create, имеющей 4 параметра:
Указатель на переменную типа pthread_t, в нее будет записан ID нового потока.
Указатель на объект атрибут потока. Этот объект управляет деталями взаимодействия потока с остальной программой. Если параметр равен NULL, то поток будет создан с атрибутами по умолчанию.
Указатель на функцию потока. Это обычный указатель на функцию типа void*(*)(void*), т.е. функция потока принимает один параметр типа указатель на void и возвращает значение типа указатель на void..
Значение атрибута потока типа void*. Это значение передается потоку как аргумент в функцию потока. Через него можно передать новому потоку параметры.
После создания каждый поток выполняет функцию потока - обычную функцию в программе пользователя. При завершении этой функции поток завершается.
Возврат из функции pthread_create происходит немедленно, и исходный поток продолжает выполнение команд, следующих за вызовом pthread_create. Одновременно новый поток начинает выполнение функции потока. Функция pthread_create возвращает ноль в случае успеха или не ноль в случае ошибки.
Завершение потока. При нормальных условиях поток завершается двумя способами:
Обычный возврат из функции потока. Величина, возвращаемая return, будет являться значением, возвращаемым потоком.
Возврат при помощи функции pthread_exit. Она может быть вызвана из любой функции данного потока. Аргумент этой функции будет являться значением, возвращаемым потоком.
Задание 1. Выполните программу pr1.c. Программа создает поток, который непрерывно печатает 'x' на устройстве stderr. После создания потока главный поток непрерывно печатает 'o' на stderr. (Приостановить выполнение программы можно при помощи Ctrl-s; возобновить - любой клавишей. Снять программу можно при помощи Ctrl-c.)
/* pr1.c */
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void* print_xs (void* unused)
{
while (1)
fputc (‘x’, stderr);
return NULL;
}
int main ()
{
int p;
pthread_t thread_id;
p = pthread_create (&thread_id, NULL, &print_xs, NULL);
if (p != 0) { perror("Thread problem"); exit(1);}
while (1)
fputc (‘o’, stderr);
return 0;
}
Что произойдет, если stderr заменить на stdout? Добавьте в программу печать идентификаторов обоих потоков, убрав операторы цикла while. Воспользуйтесь функцией pthread_self (Возвращает ID потока, в котором была вызвана. Не имеет параметров.).