物聯網學習教程—— 執行緒私有資料

執行緒私有資料

在多執行緒程式中，經常要用全域性變數來實現多個函式間的資料共享。由於資料空間是共享的，因此全域性變數也為所有執行緒共有。

測試程式碼如下：

#include <stdio.h>  

#include <pthread.h>  

#include <unistd.h>  

#include <stdlib.h>    

int key = 100; //全域性變數    

void *helloworld_one(void *arg)  

{  

    printf("the message is %s\n",(char *)arg);  

    key = 10;  

    printf("key=%d, the child id is %lu\n", key, pthread_self());  

      

    return NULL;  

}    

void *helloworld_two(void *arg)  

{  

    printf("the message is %s\n", (char *)arg);  

    sleep(1);  

    printf("key=%d, the child id is %lu\n", key, pthread_self());  

      

    return NULL;  

}   

int main(int argc, char *argv[])  

{  

    pthread_t thread_id_one;  

    pthread_t thread_id_two;  

  

    //建立執行緒  

    pthread_create(&thread_id_one, NULL, helloworld_one, "helloworld_one");  

    pthread_create(&thread_id_two, NULL, helloworld_two, "helloworld_two");  

      

    //等待執行緒結束，回收資源  

    pthread_join(thread_id_one, NULL);  

    pthread_join(thread_id_two, NULL);  

    return 0;  

}  

執行結果如下：

由執行結果可以看出，其中一個執行緒對全域性變數的修改將影響到另一個執行緒的訪問。

但有時應用程式設計中必要提供執行緒私有的全域性變數，這個變數僅線上程中有效，但卻可以跨過多個函式訪問。比如在程式裡可能需要每個執行緒維護一個連結串列，而會使用相同的函式來操作這個連結串列，最簡單的方法就是使用同名而不同變數地址的執行緒相關資料結構。這樣的資料結構可以由 Posix 執行緒庫維護，成為執行緒私有資料 (Thread-specific Data，或稱為 TSD)。

下面介面所需標頭檔案：

 

#include <pthread.h> 

 

1）建立執行緒私有資料

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));

功能：

建立一個型別為 pthread_key_t 型別的私有資料變數( key )。

 

引數：

key：在分配( malloc )執行緒私有資料之前，需要建立和執行緒私有資料相關聯的鍵( key )，這個鍵的功能是獲得對執行緒私有資料的訪問權。

destructor：清理函式名字( 如：fun )。當執行緒退出時，如果執行緒私有資料地址不是非 NULL，此函式會自動被呼叫。該函式指標可以設成 NULL ，這樣系統將呼叫預設的清理函式。

 

回撥函式其定義如下：

void fun(void *arg)

{

// arg 為 key 值

}

返回值：

成功：0

失敗：非 0

不論哪個執行緒呼叫 pthread_key_create()，所建立的 key 都是所有執行緒可訪問，但各個執行緒可根據自己的需要往 key 中填入不同的值，相當於提供了一個同名不同值的變數。

2）登出執行緒私有資料

 

int pthread_key_delete(pthread_key_t key);

功能：

登出執行緒私有資料。這個函式並不會檢查當前是否有執行緒正使用執行緒私有資料( key )，也不會呼叫清理函式 destructor() ，而只是將執行緒私有資料( key )釋放以供下一次呼叫 pthread_key_create() 使用。

引數：

key：待登出的私有資料。

返回值：

成功：0

失敗：非 0

3）設定執行緒私有資料的關聯

int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

功能：

設定執行緒私有資料( key ) 和 value 關聯，注意，是 value 的值（不是所指的內容）和 key 相關聯。

引數：

key：執行緒私有資料。

value：和 key 相關聯的指標。

返回值：

成功：0

失敗：非 0

4）讀取執行緒私有資料所關聯的值

void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

功能：

讀取執行緒私有資料( key )所關聯的值。

引數：

key：執行緒私有資料。

返回值：

成功：執行緒私有資料( key )所關聯的值。

失敗：NULL

示例程式碼如下：

// this is the test code for pthread_key   

#include <stdio.h>   

#include <pthread.h>     

pthread_key_t key;  // 私有資料，全域性變數    

void echomsg(void *t)   

{   

    printf("[destructor] thread_id = %lu, param = %p\n", pthread_self(), t);   

}     

void *child1(void *arg)   

{   

    int i = 10;  

      

    pthread_t tid = pthread_self(); //執行緒號  

    printf("\nset key value %d in thread %lu\n", i, tid);       

    pthread_setspecific(key, &i); // 設定私有資料       

    printf("thread one sleep 2 until thread two finish\n\n");  

    sleep(2);   

    printf("\nthread %lu returns %d, add is %p\n",  

        tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key) );   

}     

void *child2(void *arg)   

{   

    int temp = 20;        

    pthread_t tid = pthread_self();  //執行緒號  

    printf("\nset key value %d in thread %lu\n", temp, tid);        

    pthread_setspecific(key, &temp); //設定私有資料  

    sleep(1);   

    printf("thread %lu returns %d, add is %p\n",  tid, *((int *)pthread_getspecific(key)), pthread_getspecific(key));   

}    

int main(void)   

{   

    pthread_t tid1,tid2;   

    pthread_key_create(&key, echomsg); // 建立    

    pthread_create(&tid1, NULL, child1, NULL);   

    pthread_create(&tid2, NULL, child2, NULL);   

    pthread_join(tid1, NULL);  

    pthread_join(tid2, NULL);       

    pthread_key_delete(key); // 登出   

   return 0;   

}   

執行結果如下：

從執行結果來看，各執行緒對自己的私有資料操作互不影響。也就是說，雖然 key 是同名且全域性，但訪問的記憶體空間並不是同一個。