POSIX Threads

POSIX Threads

#include pthread.h

int pthread_create( pthread_t* thread, pthread_attr_t* attr,
void *(*start_routine)(void*), void* arg );

pthread_attr_t 可以利用其他設定 thread attribute 的函數 customize
arg 是丟入 start_routine 的參數

void pthread_exit( void* retval );

在成為 thread 的 routine 當中，呼叫 pthread_exit以傳回 retval

int pthread_join( pthread_t th, void** thread_return );

thread_return 會存 retval 的 address

跟 process-based fork-exec 組合不同的是
同屬一個 process 的 threads 之間是可以共享 全域變數 的
thread 是去執行一個 program 裡面的一個 function
而 fork-exec 是去執行一個 program

使用 thread 有一點需要特別注意：
critical timing condition
在使用 thread 共享的資源中，包含 call by address 的資源
要注意 thread 執行順序並沒有固定
所以資料值可能會因為 timing 的關係而產生錯誤

[example]
函數A使用 thread 的方式執行函數B，並且使用 call by address 的方式傳遞參數 x
若之後 A 會繼續改變 x 變數，而 B 在執行開始就會讀取 x 的值 (單純讀取)
Here comes the timing problem of scheduling :
A before B => B 原本要讀的值被 A 改變了
B before A => B 正確執行

[solution]
將參數傳遞的方式改為 call by value
則 A 對 x 所做的改變就不會影響到 B 的執行結果

不過若是 B 也需要改變 x 的值，則需要更進一步的處理

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Synchronization with Semaphores

#include semaphore.h

int sem_init ( sem_t* sem, int pshared, unsigned int value );
int sem_destory ( sem_t* sem );
A semaphore is created with sem_init function, and destoryed by sem_destroy

value 的值決定是 binary semaphore 或 counting semaphore

int sem_wait ( sem_t* sem ); /* value-- */
atomically decrease the value of the semaphore by 1
int sem_post ( sem_t* sem ); /* value++ */
atomically increase the value of the semaphore by 1

利用 semaphore 可以防止 polling 所帶來的 計算資源浪費

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Synchronization with Mutexes

#include pthread.h

int pthread_mutex_init ( pthread_mutex_t* mutex,
const pthread_mutexattr_t* mutexattr );
int pthread_mutex_destroy ( pthread_mutex_t* mutex );

int pthread_mutex_lock ( pthread_mutex_t* mutex );
int pthread_mutex_unlock ( pthread_mutex_t* mutex );

To control access to a critical section of code you lock a mutex
before entering the code section and then unlock it when you have finished.

[example]
pthread_mutex_lock( &mutex );
/***************************
***** critical section ******
***************************/
pthread_mutex_unlock( &mutex );


[Reference]
Begining Linux Programming 4th edition
Chapter 12 POSIX Threads