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            Prayer

            在一般中尋求卓越
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            線程與私有數據

            Posted on 2012-03-20 18:44 Prayer 閱讀(1003) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: LINUX/UNIX/AIX

            在多線程程序中,經常要用全局變量來實現多個函數間的數據共享。由于數據空間是共享的,因此全局變量也為所有進程共有。但有時應用程序設計中必要提供線程私有的全局變量,這個變量僅在線程中有效,但卻可以跨過多個函數訪問。

            比如在程序里可能需要每個線程維護一個鏈表,而會使用相同的函數來操作這個鏈表,最簡單的方法就是使用同名而不同變量地址的線程相關數據結構。這樣的數據結構可以由 Posix 線程庫維護,成為線程私有數據 (Thread-specific Data,或稱為 TSD)。

            這里主要測試和線程私有數據有關的 4 個函數:

            pthread_key_create();
            pthread_key_delete();

            pthread_getspecific();
            pthread_setspecific();

            程序代碼

            引用
            #include <stdio.h>
            #include <stdlib.h>
            #include <pthread.h>

            pthread_key_t key;

            struct test_struct {
                int i;
                float k;
            };


            void *child1 (void *arg)
            {
                struct test_struct struct_data;

                struct_data.i = 10;
                struct_data.k = 3.1415;

                pthread_setspecific (key, &struct_data);
                printf ("結構體struct_data的地址為 0x%p/n", &(struct_data));
                printf ("child1 中 pthread_getspecific(key)返回的指針為:0x%p/n", (struct test_struct *)pthread_getspecific(key));

                printf ("利用 pthread_getspecific(key)打印 child1 線程中與key關聯的結構體中成員值:/nstruct_data.i:%d/nstruct_data.k: %f/n", ((struct test_struct *)pthread_getspecific (key))->i, ((struct test_struct *)pthread_getspecific(key))->k);

                printf ("------------------------------------------------------/n");
            }

            void *child2 (void *arg)
            {
                int temp = 20;
                sleep (2);
                printf ("child2 中變量 temp 的地址為 0x%p/n",  &temp);
                pthread_setspecific (key, &temp);
                printf ("child2 中 pthread_getspecific(key)返回的指針為:0x%p/n", (int *)pthread_getspecific(key));
                printf ("利用 pthread_getspecific(key)打印 child2 線程中與key關聯的整型變量temp 值:%d/n", *((int *)pthread_getspecific(key)));
            }

            int main (void)
            {
                pthread_t tid1, tid2;

                pthread_key_create (&key, NULL);

                pthread_create (&tid1, NULL, (void *)child1, NULL);
                pthread_create (&tid2, NULL, (void *)child2, NULL);
                pthread_join (tid1, NULL);
                pthread_join (tid2, NULL);

                pthread_key_delete (key);

                return (0);
            }
            運行與輸出
            引用
             ./pthread_key
            結構體struct_data的地址為 0x0xb7699388
            child1 中 pthread_getspecific(key)返回的指針為:0x0xb7699388
            利用 pthread_getspecific(key)打印 child1 線程中與key關聯的結構體中成員值:
            struct_data.i:10
            struct_data.k: 3.141500
            ------------------------------------------------------
            child2 中變量 temp 的地址為 0x0xb6e9838c
            child2 中 pthread_getspecific(key)返回的指針為:0x0xb6e9838c


            由輸出可見,pthread_getspecific() 返回的是與key 相關聯數據的指針。需要注意的是,在利用這個返回的指針時,它首先是 void 類型的,它雖然指向關聯的數據地址處,但并不知道指向的數據類型,所以在具體使用時,要對其進行強制類型轉換。
            其次,兩個線程對自己的私有數據操作是互相不影響的。也就是說哦,雖然 key 是同名且全局,但訪問的內存空間并不是相同的一個。key 就像是一個數據管理員,線程的私有數據只是到他那去注冊,讓它知道你這個數據的存在。

             

             

            線程與私有數據例二
            程序代碼
            引用
            #include <malloc.h>
            #include <pthread.h>
            #include <stdio.h>
            #include <string.h>
            #include <stdlib.h>

            pthread_key_t thread_log_key;

            /*通用函數里可以利用 pthread_getspecific() 處理線程各自的私有數據*/
            void write_to_thread_log (const char *message)
            {
                FILE *thread_log = (FILE *)pthread_getspecific (thread_log_key);
                fprintf (thread_log, "%s/n", message);
            }

            void close_thread_log (void *thread_log)
            {
                fclose ((FILE *)thread_log);
            }

            void *thread_function (void *args)
            {
                char thread_log_filename[128];
                char thread_start_message[128];

                FILE *thread_log;

                sprintf (thread_log_filename, "thread%u.log", pthread_self());

                thread_log = fopen (thread_log_filename, "w");

                pthread_setspecific (thread_log_key, thread_log); //每個線程都設置自己的私有數據

                sprintf (thread_start_message, "thread %u starting", pthread_self());
                write_to_thread_log (thread_start_message); 

                pthread_exit(NULL);
            }

            int main()
            {
                int i;
                pthread_t threads[5];

                    /*創建私有數據鍵,close_thread_log 在線程退出時對 key 關聯數據進行清理*/
                pthread_key_create (&thread_log_key, close_thread_log); 
               
                for (i = 0; i < 5; i++)
                    pthread_create (&threads[i], NULL, thread_function, NULL); //創建多線程
               
                for (i = 0; i < 5; i++)
                    pthread_join (threads[i], NULL);  //等待各個線程結束

                return (0);
            }

            運行與輸出
            引用
            ./pthread_key2
            ls *log
            thread3040865136.log  thread3049257840.log  thread3059047280.log  thread3067439984.log  thread3075832688.log
            cat thread3040865136.log
            thread 3040865136 starting



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