fork
当多线程进程调用fork创建子进程时,从fork返回时,只有调用fork的线程在进程内存在(其他线程在子进程中不存在,好比调用pthread_exit退出,不再拥有私有数据destructors或清除处理函数),其他线程状态仍保留为与调用fork时相同的状态。在子进程中,线程在与父进程中有相同的状态(互斥量(在父进程中被锁住,子进程也被锁住),数据键值),调用fork时同步在对象上等待的任何线程不再等待。
子进程将自动继承父进程中互斥锁(条件变量与之类似)的状态。也就是说,父进程中已经被加锁的互斥锁在子进程中也是被锁住的。这就引起了-一个问题:子进程可能不清楚从父进程继承而来的互斥锁的具体状态(是加锁状态还是解锁状态)。这个互斥锁可能被加锁了,但并不是由调用fork函数的那个线程锁住的,而是由其他线程锁住的。如果是这种情况,则子进程若再次对该互斥锁执行加锁操作就会导致死锁
此函数允许你的代码越过fork调用保护数据和不变量
int pthread_atfork(void (*prepare)(void),void (*parent)(void), void(*child)(void) );
- prepare:在父进程调用fork之前调用,这里可以获取父进程定义的所有锁.处理器以正确的顺序锁住相关的代码,使用的互斥量以阻止死锁的发生。调用fork的线程将在prepare fork中阻塞直到他锁住了所有的互斥量,这保证其他线程不能锁住某个互斥量或修改进程所需的数据
- parent fork:在创建出子进程后fork返回前在父进程的进程环境中调用的,prepare获得的锁进行解锁。开锁所有的互斥量允许父进程和所有线程继续工作
- child fork:fork执行后子进程内调用,与parent fork一样,有时需重置程序或库的状态(重置计数器,释放堆存储器)
如果使用一个不提供fork的处理器(来为fork调用准备合适的互斥量),当调用printf时子进程可能会挂起,因为子线程调用fork时,父进程中的其他线程会锁住互斥量
exec
终止进程内除调用exec的线程外的所有线程,他们不执行清除处理器或线程私有数据destructor——线程只是简单地消失。
除shared互斥量,条件变量(使用PTHREAD_PROCESS_SHARED属性创建的互斥量和条件变量),因为共享内存要被一些进程映射,应该解锁当前进程可能锁住的任何shared互斥量
pthread_exit
在主函数中调用该函数会使整个进程终止,与进程所有相关的内存和线程消失,线程不会执行清楚处理器或线程私有数据destructor函数。
若不想使用起始线程或者让他等待其他线程结束,可以通过调用该函数,从主线程中pthread_exit不影响进程内的其他线程前提下终止起始线程,允许它们继续和正常完成。
stdio
stdio是线程安全的,包含输出缓冲区和文件状态指定静态存储区。实现用互斥量或信号灯同步机制
要实现stdio操作不被中断的顺序执行
void flockfile(FILE *filehandle);
int ftrylockfile(FILE *filehandle);
void funlockfile(FILE *filehandle);
必须要锁住两个文件流时,要在输出流之前锁住输入流。
int getc_unlocked(FILE *stream);
int putc_unlocked(int c,FILE *stream);
int getchar_unlocked(void);
int putchar_unlocked(int c);
这些函数不执行任何锁操作,因此必须在这些操作附近使用flockfile和funlockfile,如果要想读写单个字符,通常应该使用加锁的变量而非锁住流文件,调用新的get,put函数然后解锁流文件。
putchar内部被同步以确保stdio缓冲区不被破坏,但是单个字符可以以任意顺序出现。
线程安全函数
/* 用户和终端id
这些函数将返回到调用者指定的缓冲区
成功返回0失败返回一个错误数字,getlogin_r和ttyname_r还可能返回ERANGE以表明名字缓冲区大小
*/
int getlogin_r(char *name,size_t namesize);//namesize至少是LOGIN_NAME_MAX
char *ctermid(char *s);
int ttyname_r(int fildes,char *name,size_t namesize);//namesize至少是TTY_NAME_SIZE /*目录搜索
与readdir差别:不返回指向那个入口的函数指针,而是将入口拷贝到entry指定的缓冲区
成功返回0,并设置result指向的指针,
搜索到目录流的结尾,返回0并置空result
失败返回一个如EBADF之类的错误数字
*/
int readdir_r(DIR *dirp,struct dirent *entry,struct dirent **result); /*字符串token
返回字符串s的下一个token,没有更多的token时,返回null。当第一次调用时,参数s保存指向字符串的指针,在后续的调用中,
为返回该字符串的后序token,s必需被置空,。
lasts值保存函数在字符串内的位置,并在随后的每个调用中你必须返回同样的lasts值,
*/
char *strtok_r(char *s,const char *sep,char **lasts); /*
输出缓冲区(buf,result)由调用者提供,而不是返回一个指向函数内部的静态存储指针,buf至少为指向26个字节的字符串
*/
char *asctime_r(const struct tm *tm,char *buf);
char *ctime_r(const time_t *clock,char *buf);
struct tm *gmtime_r(const time_t *clock,struct tm* result);
struct tm *localtime_r(const time_t *clock,struct tm *result); /*
种子被维持在调用者提供的存储而非使用函数静态内部的静态存储,该接口的主要问题是:在一个程序内让所有的应用和代码库共享
单个种子通常是不实际的。结果是应用程序和各个库通常将产生分离的随机数流,这样即使没有创建线程(创建线程可能将rand调用的)
内部顺序改变,因此不管怎样会改变结果,用rand代替rand_r会产生不同的结果
*/
int readr(unsigned int *seed); /*组和用户数据库
针对特定的组和用户,将组和用户记录一个拷贝(分别是grp和pwd),保存到由buffer和bufsize指定的一个缓冲区中
返回0成功,一个错误是数字失败(如:缓冲区大小ERANE),如果记录不在组或passwd数据库中,则函数可能返回成功但将result置空
如果记录被发现且缓冲区够大,则result指针指向buffer内的struct group或struct passwd结构记录
缓冲区大小可以通过sysconf来设置,其中参数_SC_GETGR_R_SIZEMAX对于组数据,_SC_GETPW_R_SIZE_MAX对于用户数据
*/
//组数据库
int getgrgid_r(gid_t gid,struct group *grp,char *buffer,size_t bufszie,struct group **result);
int getgrnam_r(const char *name,struct group *grp,struct group **result);
//用户数据库
int getpwuid_r(uid_t uid,struct passwd *pwd,char *buffer,size_t bufsize,struct passwd **result);
int getpwnam_r(char *name,struct passwd *pwd,char *buffer,size_t bufsize,struct passwd **result);
pthread_kill
int pthread_kill(thread_t tid, int sig);
将信号 sig 发送到由 tid 指定的线程。tid 所指定的线程必须与调用线程在同一个进程中。sig 参数必须来自 signal(5) 提供的列表。
向指定ID的线程发送sig信号如果线程代码内不做处理,则按照信号默认的行为影响整个进程,也就是说,如果你给一个线程发送了SIGQUIT,但线程却没有实现signal处理函数,则整个进程退出。
成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。
- EINVAL:sig 是无效的信号量。
- ESRCH:当前的进程中找不到 tid。
pthread_sigmask
当一个线程被创建时,他继承了创造它的线程的信号掩码(如果你想在所有地方屏蔽一个信号,首先在主线程中屏蔽它)
#include <pthread.h>
#include <signal.h>
int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *new, sigset_t *old); //eg
sigset_t old, new;
int ret = pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &new, &old); /* set new mask */
ret = pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &new, &old); /* blocking mask */
ret = pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &new, &old); /* unblocking */
how 用来确定如何更改信号组。how 可以为以下值之一:
SIG_BLOCK。结果集是当前集合参数集的并集,向当前的信号掩码中添加 new,其中 new 表示要阻塞的信号组。
SIG_UNBLOCK。结果集是当前集合参数集的差集,从当前的信号掩码中删除 new,其中 new 表示要取消阻塞的信号组。
SIG_SETMASK。结果集是由参数集指向的集,将当前的信号掩码替换为 new,其中 new 表示新的信号掩码。
当 new 的值为 NULL 时,how 的值没有意义,线程的信号掩码不发生变化。要查询当前已阻塞的信号,请将 NULL 值赋给 new 参数。
除非 old 变量为 NULL,否则 old 指向用来存储以前的信号掩码的空间。
成功完成之后返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况,pthread_sigmask() 将失败并返回相应的值。EINVAL:未定义 how 的值。
Linux内核中有一个专门的函数集合来执行设置和修改信号掩码,它们放在kernel/signal.c中,其函数形式和功能如下:
总结
- 在多线程环境下,产生的信号是传递给整个进程的,一般而言,所有线程都有机会收到这个信号,进程在收到信号的的线程上下文执行信号处理函数,具体是哪个线程执行的难以获知。也就是说,信号会随机发个该进程的一个线程。
- 每个线程都有自己的信号屏蔽字,但是信号的处理是进程中所有的线程共享的,这意味着尽管单个线程可以阻止某些信号,但当线程修改了与某个信号相关的处理行为后,所有的线程都共享这个处理行为的改变。这样如果一个线程选择忽略某个信号,而其他线程可以恢复信号的默认处理行为,或者为信号设置一个新的处理程序,从而可以撤销上述线程的信号选择。
- 当一个线程调用pthread_create() 创建新的线程时,此线程的信号掩码会被新创建的线程继承