pthreads
В вычислениях , потоки POSIX , широко известные как pthreads , представляют собой модель выполнения существующую независимо от языка программирования , а также модель параллельного выполнения . Это позволяет программе управлять несколькими различными потоками работы, которые перекрываются во времени. Каждый поток работы называется потоком , а создание и управление этими потоками достигается путем вызовов API потоков POSIX . POSIX Threads — это API, определенный .1c Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) стандартом POSIX , расширения потоков (IEEE Std 1003.1c-1995) .
Реализации API доступны во многих Unix-подобных POSIX-совместимых операционных системах , таких как FreeBSD , NetBSD , OpenBSD , Linux , macOS , Android , [1] Solaris , Redox и AUTOSAR Adaptive, обычно поставляемые в виде библиотеки libpthread . Также существуют реализации DR-DOS и Microsoft Windows : в подсистеме SFU/SUA , которая обеспечивает собственную реализацию ряда API-интерфейсов POSIX, а также в сторонних пакетах, таких как pthreads-w32 . [2] который реализует pthreads поверх существующего Windows API .
Содержание [ править ]
pthreads определяет набор C. языка программирования типов , функций и констант Он реализован с помощью pthread.h потоков заголовок и библиотека .
Существует около 100 процедур потоков, все с префиксами. pthread_ и их можно разделить на четыре группы:
- Управление потоками – создание, присоединение к потокам и т. д.
- Мьютексы
- Условные переменные
- Синхронизация между потоками с использованием блокировок чтения и записи и барьеров.
- Спинлоки [3]
POSIX API семафоров работает с потоками POSIX, но не является частью стандарта потоков, поскольку он определен в стандарте POSIX.1b, Расширения реального времени (IEEE Std 1003.1b-1993) . Следовательно, семафорные процедуры имеют префикс sem_ вместо pthread_.
Пример [ править ]
Пример, иллюстрирующий использование pthreads в C:
#include <stdio.h>
#include < stdlib.h
> #include <assert.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#define NUM_THREADS 5
void * Perform_work ( void * аргументы ) {
int index = * (( int * ) аргументы );
int Sleep_time = 1 + rand () % NUM_THREADS ;
printf ( "Поток %d: запущен. \n " , index );
printf ( "Поток %d: будет спать %d секунд. \n " , index , Sleep_time );
спать ( время_сна );
printf ( "Поток %d: завершен. \n " , index );
вернуть НУЛЬ ;
}
Int Main ( void ) {
pthread_t потоков [ NUM_THREADS ];
int thread_args [ NUM_THREADS ];
интервал я ;
int result_code ;
//создаем все потоки один за другим
for ( i = 0 ; i < NUM_THREADS ; i ++ ) {
printf ( "In main: Создание потока %d. \n " , i );
thread_args [ я ] = я ;
result_code = pthread_create ( & threads [ i , NULL , Perform_work и [ thread_args i ] ]);
утверждать ( ! код_результата );
}
printf ( "В основном: все потоки созданы. \n " );
//ждем завершения каждого потока
for ( i = 0 ; i < NUM_THREADS ; i ++ ) {
result_code = pthread_join ( threads [ i ], NULL );
утверждать ( ! код_результата );
printf ( "В основном: поток %d завершился. \n " , i );
}
printf ( "Основная программа завершилась. \n " );
вернуть 0 ;
}
Эта программа создает пять потоков, каждый из которых выполняет функцию Perform_work , которая выводит уникальный номер этого потока в стандартный вывод. Если бы программист хотел, чтобы потоки взаимодействовали друг с другом, для этого потребовалось бы определить переменную вне области действия любой из функций, сделав ее глобальной переменной . Эту программу можно скомпилировать с помощью компилятора gcc следующей командой:
gcc pthreads_demo.c -pthread -o pthreads_demo
Вот один из многих возможных результатов запуска этой программы.
В основном: создание потока 0.
В основном: создание потока 1.
В основном: создание потока 2.
В основном: создание потока 3.
Поток 0: запущен.
В основном: Создание потока 4.
Поток 3: Начато.
Тема 2: Началось.
Поток 0: будет спать 3 секунды.
Тема 1: Началось.
Тема 1: Будет спать 5 секунд.
Тема 2: будет спать 4 секунды.
Тема 4: Началось.
Тема 4: Будет спать 1 секунду.
В основном: все потоки созданы.
Тема 3: Будет спать 4 секунды.
Тема 4: Закончена.
Тема 0: Завершена.
В основном: поток 0 завершился.
Тема 2: Закончена.
Тема 3: Закончена.
Тема 1: Закончена.
В основном: поток 1 завершился.
В основном: поток 2 завершился.
В основном: поток 3 завершился.
В основном: поток 4 завершился.
Основная программа завершилась.
POSIX-потоки для Windows [ править ]
Windows не поддерживает стандарт pthreads изначально, поэтому проект Pthreads4w стремится предоставить переносимую реализацию оболочки с открытым исходным кодом. Его также можно использовать для переноса программного обеспечения Unix (которое использует pthreads) с небольшими изменениями или вообще без изменений на платформе Windows. [4] Pthreads4w версия 3.0.0 [5] или более поздняя версия, выпущенная под лицензией Apache Public License v2.0, совместима с 64-битными или 32-битными системами Windows. Версия 2.11.0, [6] выпущенный по лицензии LGPLv3, также совместим с 64-битными или 32-битными версиями.
Проект Mingw-w64 также содержит реализацию оболочки pthreads, winpthreads , которая пытается использовать больше собственных системных вызовов, чем проект Pthreads4w. [7]
Interix Подсистема среды , доступная в пакете Службы Windows для UNIX/Подсистема для приложений на базе UNIX, предоставляет собственный порт API pthreads, т.е. не сопоставленный с Win32 API, а встроенный непосредственно в интерфейс системных вызовов операционной системы . [8]
См. также [ править ]
- Система выполнения
- OpenMP
- Силк / Силк Плюс
- Строительные блоки резьбы (TBB)
- Собственная библиотека потоков POSIX (NPTL)
- DCEThreads
- клонировать (системный вызов Linux)
- Ложное пробуждение
- Локальное хранилище потока
- Переносимые потоки GNU
- Grand Central Dispatch (библиотека потоков Apple)
- Beginthread (подпрограмма в Windows для создания нового потока и потока Unix)
- State Threads — подход к многопоточности, управляемый событиями.
Ссылки [ править ]
- ^ «libc/bionic/pthread.c — платформа/bionic — Git в Google» . android.googlesource.com .
- ^ «Pthread Win-32: Уровень соответствия стандартам» . 22 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 11 июня 2010 г. Проверено 29 августа 2010 г.
- ^ «pthread.h(0p) — страница руководства Linux» . Проверено 18 декабря 2022 г.
- ^ Харт, Джонсон М. (21 ноября 2004 г.). «Эксперименты с библиотекой Pthreads с открытым исходным кодом и некоторые комментарии» . Архивировано из оригинала 30 августа 2010 г. Проверено 29 августа 2010 г.
- ^ Файл: pthreads4w-code-v3.0.0.zip — исходный код для pthreads4w v3.0.0.
- ^ Файл: pthreads4w-code-v2.11.0.zip — Источник pthreads4w v2.11.0.
- ^ см. http://locklessinc.com/articles/pthreads_on_windows , откуда он был первоначально получен.
- ^ «Глава 1: Введение в службы Windows для UNIX 3.5» . 5 декабря 2007 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Дэвид Р. Бутенхоф (1997). Программирование с использованием потоков POSIX . Аддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-63392-4 .
- Брэдфорд Николс; Дик Баттлар; Жаклин Пру Фарелл (сентябрь 1996 г.). Программирование Pthreads . О'Рейли и партнеры. ISBN 978-1-56592-115-3 .
- Чарльз Дж. Нортруп (25 января 1996 г.). Программирование с использованием потоков UNIX . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-13751-1 .
- Кей А. Роббинс и Стивен Роббинс (2003). UNIX-системное программирование . Прентис-Холл. ISBN 978-0-13-042411-2 .
Внешние ссылки [ править ]
| Общий | |
|---|---|
| Уровни | |
| Многопоточность | |
| Теория | |
| Элементы | |
| Координация | |
| Программирование | |
| Аппаратное обеспечение | |
| API | |
| Проблемы | |
