Программирование для Linux. Профессиональный подход, Самьюэл Алекс

Программирование для Linux. Профессиональный подход

на обложку

Самьюэл Алекс

Шрифт:

Похожая функция

pthread_cond_broadcast

разблокирует все потоки, ожидающие данного сигнала.

■ Функция

pthread_cond_wait

блокирует вызывающий ее поток до тех пор, пока не будет получен сигнал об изменении заданной переменной. Первым ее аргументом является указатель на объект типа

pthread_cond_t

. Второй аргумент — это указатель на объект исключающего семафора (тип

pthread_mutex_t

В момент вызова функции

pthread_cond_wait

исключающий семафор уже должен быть захвачен вызывающим потоком. Функция в рамках единой "транзакции" освобождает семафор и блокирует поток в ожидании сигнала. Когда поступает сигнал, функция разблокирует поток и автоматически захватывает семафор.

Перечисленные ниже этапы должны выполняться всякий раз, когда программа тем или иным способом меняет результат проверки условия, контролируемого сигнальной переменной (в нашей программе условие — это значение флага):

1. Захватить исключающий семафор, дополняющий сигнальную переменную.

2. Выполнить действие, включающее изменение результата проверки условия (в нашем случае — установить флаг).

3. Послать сигнал (возможно, широковещательный) об изменении условия.

4. Освободить исключающий семафор.

В листинге 4.14 показана измененная версия предыдущего примера, в которой на этот раз флаг защищается сигнальной переменной. Обратите внимание на то, что в функции

thread_function

исключающий семафор захватывается до того, как будет проверено значение переменной

thread_flag

. Захват автоматически снимается функцией

pthread_cond_wait

перед тем, как поток оказывается заблокированным, и также автоматически восстанавливается по завершении функции:

Листинг 4.14. (condvar.c) Управление работой потока с помощью сигнальной переменной

#include <pthread.h>

int thread_flag;

pthread_cond_t thread_flag_cv;

pthread_mutex_t thread_flag_mutex;

void initialize_flag {

/* Инициализация исключающего семафора и сигнальной

переменной. */

pthread_mutex_init(&thread_flag_mutex, NULL);

pthread_cond_init(&thread_flag_cv, NULL);

/* Инициализация флага. */

thread_flag = 0;

}

/* Если флаг установлен, многократно вызывается функция

do_work. В противном случае поток блокируется. */

void* thread_function(void* thread_arg) {

/* Бесконечный цикл. */

while (1) {

/* Захватываем исключающий семафор, прежде чем обращаться

к флагу. */

pthread_mutex_lock(&thread_flag_mutex);

while (!thread_flag)

/* Флаг сброшен. Ожидаем сигнала об изменении условной

переменной, указывающего на то, что флаг установлен.

При поступлении сигнала поток разблокируется и снова

проверяет флаг. */

pthread_cond_wait(&thread_flag_cv, &thread_flag_mutex);

/* При выходе из цикла освобождаем исключающий семафор. */

pthread_mutex_unlock(&thread_flag_mutex);

/* Выполняем требуемые действия. */

do_work;

}

return NULL;

}

/* Задаем значение флага равным FLAG_VALUE. */

void set_thread_flag(int flag_value) {

/* Захватываем исключающий семафор, прежде чем изменять

значение флага. */

pthread_mutex_lock(&thread_flag_mutex);

/* Устанавливаем флаг и посылаем сигнал функции

thread_function, заблокированной в ожидании флага.

Правда, функция не сможет проверить флаг, пока

исключающий семафор не будет освобожден. */

thread_flag = flag_value;

pthread_cond_signal(&thread_flag_cv);

/* освобождаем исключающий семафор. */

pthread_mutex_unlock(&thread_flag_mutex);

}

Условие, контролируемое сигнальной переменной, может быть произвольно сложным. Но перед выполнением любой операции, способной повлиять на результат проверки условия, необходимо захватить исключающий семафор, и только после этого можно посылать сигнал.

Сигнальная переменная может вообще не быть связана ни с каким условием, а служить лишь средством блокирования потока до тех пор, пока какой-нибудь другой поток не "разбудит" его. Для этой же цели может использоваться и семафор. Принципиальная разница между ними заключается в том, что семафор "запоминает" сигнал, даже если ни один поток в это время не был заблокирован, а сигнальная переменная регистрирует сигнал только в том случае, если его ожидает какой-то поток. Кроме того, семафор всегда разблокирует лишь один поток, тогда как с помощью функции

pthread_cond_broadcast

можно разблокировать произвольное число потоков.

4.4.7. Взаимоблокировки двух и более потоков

Взаимоблокировка происходит, когда два (или более) потока блокируются в ожидании события, наступление которого на самом деле зависит от действий одного из заблокированных потоков. Например, если поток A ожидает изменения сигнальной переменной, устанавливаемой в потоке Б, а поток Б, в свою очередь, ждет сигнала от потока А, возникает тупиковая ситуация. Ни один из потоков никогда не пошлет сигнал другому. Необходимо тщательно избегать таких ситуаций, потому что их очень трудно обнаруживать.