Передача параметров потоку

Передача параметров потоку

Зачастую каждый поток из группы последовательно создаваемых потоков, выполняющих одну и ту же функцию, нужно запускать со своим индивидуальным блоком данных (параметром потока). Для этого предназначен 4-й параметр вызова pthread_create() — указатель на блок данных типа void*. Характерно, что это может быть произвольная структура данных сколь угодно сложного типа, структуризацию которой вызывающий pthread_create() код и функция потока должны понимать единообразно; никакого контроля соответствия типов на этапе вызова не производится.

Достаточно часто встречающийся на практике образец многопоточного кода — это циклическая процедура ожидания наступления некоторого условия (события), после которого порождается новый экземпляр потока, призванный обслужить наступившее событие (типичная схема всего разнообразия многопоточных сетевых серверов). В таких случаях код, порождающий потоки, выглядит подобно следующему фрагменту:

// функция потока:

void* ThreadProc(void* data) {

 // ... выполняется обработка, используя структуру *(DataParam*)data

 return NULL;

}

// порождающий потоки код:

while (true) {

 // инициализация области параметров

 struct DataParam data(...);

 if ( /* ожидаем нечто */ )

  pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &data);

}

Этот простейший код крайне опасен: при быстрых циклах и, что намного важнее, непредсказуемых моментах повторных созданий экземпляров потоков из вызывающего цикла необходимо обеспечить, чтобы используемое в функции потока ThreadProc() значение данных было адекватным. Оно может быть изменено в вызывающем коде или даже, более того, просто разрушено при выходе из локальной области видимости, как в следующем коде:

// порождающий потоки код:

while(true) {

 if ( /* ожидаем нечто */ ) {

  struct DataParam data(...);

  pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &data);

 }

 // здесь может идти достаточно длительная обработка

}

Здесь блок данных, выделяемый в стеке порождающего потока, к началу его использования в дочернем потоке может быть просто уничтожен.

Единственно надежный способ обеспечить требование актуальности передаваемых данных - это создание копии блока параметров непосредственно при входе в функцию потока, например так (если определена операция копирования):

// функция потока:

void* ThreadProc(void* data) {

 DataParam copy = *(DataParam*)data;

 // выполняется обработка, используя структуру copy

 return NULL;

}

или так (если определен инициализирующий конструктор структуры данных):

// функция потока:

void* ThreadProc(void* data) {

 DataParam copy(*(DataParam*)data);

 // ... выполняется обработка, используя структуру copy

 return NULL;

}

Но и этот код оказывается некорректен. При порождении потока нам нужно, чтобы инициализация копии переданных данных в теле функции потока произошла до того, как на очередном цикле оригинал этих данных будет разрушен или изменен. Но дисциплины диспетчеризации равнозначных потоков (в данном случае родительского и порожденного) в операционной системе никак не регламентируют (и не имеют права этого делать!) порядок их выполнения после точки ветвления — pthread_create().

Обеспечить актуальность копии переданных данных можно несколькими искусственными способами:

1. Передачей в качестве аргумента pthread_create() специально сделанной ранее временной копии экземпляра данных, например:

if ( /* нечто */ ) {

 // static обеспечивает неразрушаемость

 static struct DataParam copy;

 copy = data;

 pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &copy);

}

Этот способ иногда хорошо «срабатывает» для данных типа символьных строк, представленных в стандарте языка С (однако используется он не часто):

void* ThreadProc(void *data) {

 ...

 // можно даже не делать копию - это уже копия:

 printf("%s", (char*)data);

}

...

while (true) {

 char *data = ... /* инициализация данных */;

 if ( /* нечто */ )

  pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, strdup(data));

}

2. Для передачи параметра скалярного типа (char, short, int), не превышающего размер указателя, очень часто в самых разнообразных источниках [1, 3] можно увидеть такой трюк, когда указателю присваивается непосредственное значение скалярной величины:

// функция потока:

void* ThreadProc(void* data) {

 // ... выполняется обработка, используя значение параметра (char)data

 return NULL;

}

// порождающий потоки код:

while (true) {

 char data = /* инициализация параметра */;

 if ( /* ожидаем нечто */ )

  pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, (void*)data);

}

Или даже так:

pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, (void*)5);

pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, (void*)(x + y));

Положительной стороной этого решения (которое тем не менее остается трюкачеством) является то, что параметр в ThreadProc() передается по значению, то есть неявным копированием, и любые последующие манипуляции с ним не приведут к порче переданного значения. Таким образом, в ThreadProc() нет необходимости создавать локальную копию полученного параметра.

3. Создание экземпляра данных в родительском потоке для каждого нового экземпляра создаваемого потока с гарантированным уничтожением экземпляра данных при завершении порожденного потока:

void* ThreadProc(void *data) {

 // используем экземпляр data без копирования ...

 ...

 delete data;

 return NULL;

}

...

if ( /* нечто */ ) {

 // создание экземпляра вместе с инициализацией

 // (предполагаем, что для DataParam ранее определен

 // копирующий конструктор):

 pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, new DataParam(data));

}

Это один из самых безошибочно срабатывающих способов, и единственным его недостатком является то, что объекты создаются в одной структурной единице (родителе), а уничтожаться должны в другой (потомке), которые иногда даже размещаются в различных файлах программного кода, а ошибки с парностью операций над динамической памятью обходятся очень дорого.

4. «Ручной» вызов диспетчеризации в порождающем потоке, по крайней мере при дисциплине по умолчанию для QNX — round-robin:

if ( /* нечто */ ) {

 pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &data);

 sched_yield();

}

Мы не можем произвольно изменять последовательность выполнения потоков (чем нарушили бы принципы диспетчеризации) и не можем утверждать, что при наличии многих потоков именно только что порожденный поток получит управление. Но после выполнения sched_yield() мы можем гарантировать, что родительский поток будет помещен именно в хвост очереди потоков равных приоритетов, готовых к исполнению, и его активизация произойдет позже всех наличных в системе потоков, в том числе и последнего порожденного.

Примечание

В этом месте внимательный читатель вправе оживиться: «Обманывают, обвешивают…». Да, описываемое здесь экзотическое решение не совсем корректно с позиции уже упоминавшегося определения Э. Дейкстры «слабосвязанных процессов» и независимости результата от относительных скоростей: в SMP-системе при количестве процессоров, большем, чем количество параллельных потоков, это решение не будет работать так, как мы ему предписываем. Но к настоящему времени такое «стечение обстоятельств» может быть либо чисто теоретически умозрительным, либо возникать на экспериментальных единичных образцах SMP, содержащих десятки и сотни процессоров…, но где QNX, насколько нам известно, не используется.

В этом варианте и в порожденном потоке можно симметрично сделать так:

void* ThreadProc(void *data) {

 struct DataParam copy(*data);

 sched_yield();

 ...

}

Примечание

Иногда для выражения этой техники используется и такая, в общем несколько небрежная, форма записи:

pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &data);

delay(1); // вместо sched_yield()

Фокус здесь состоит не в том, что 1 миллисекунда — это время, заведомо достаточное для копирования экземпляра данных, а в том, что POSIX определяет, что операция delay() (а также все родственные ей функции: sleep(), nanosleep() и другие функции пассивной задержки) является операцией пассивного ожидания и должна сопровождаться принудительной диспетчеризацией.

5. Создание потока с приоритетом выше, чем родительский, с последующим возвратом его приоритета на прежний уровень после выполнения требуемой инициализации копии:

void* ThreadProc(void* data) {

 struct sched_param param;

 int policy;

 pthread_getschedparam(pthread_self(), &policy, &param);

 param.sched_priority -= 2;

 // инициализация копии блока данных

 ...

 pthread_setschedparam(pthread_self(), policy, &param);

 ...

 return NULL;

}

...

if ( /* нечто */ ) {

 pthread_attr_t attr;

 pthread_attr_init(&attr);

 pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

 pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);

 pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR);

 int policy;

 struct sched_param param;

 pthread_getschedparam(pthread_self(), &policy, &param);

 attr.param.sched_priority = param.sched_priority + 2;

 pthread_create(NULL, &attr, &ThreadProc, &data);

}

Здесь в точке создания порожденный поток сразу же вытесняет своего родителя и выполняет инициализацию копии области параметров, после чего возвращается к нормальной (с равными приоритетами) диспетчеризации. Этот вариант может показаться искусственно усложненным, но отлично вписывается своими побочными достоинствами в создание многопоточных GUI-приложений для графической подсистемы Photon.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

4.6.3 Передача Параметров

Из книги C++ автора Хилл Мюррей

4.6.3 Передача Параметров Когда вызывается функция, дополнительно выделяется пмять под ее формальные параметры, и каждый формальный парметр инициализируется соответствующим ему фактическим парметром. Семантика передачи параметров идентична семантике инициализации. В


Передача параметров

Из книги ArchiCAD 11 автора Днепров Александр Г

Передача параметров До сих пор при необходимости изменения параметров объекта мы выделяли его, а затем открывали соответствующее окно или использовали инструменты, расположенные на информационной палитре. Но как быть, если нужно передать параметры одного объекта


25. Передача параметров по значению, (интеллектуальному) указателю или ссылке

Из книги Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация автора Александреску Андрей

25. Передача параметров по значению, (интеллектуальному) указателю или ссылке РезюмеВы должны четко уяснить разницу между входными, выходными параметрами и параметрами, предназначенными и для ввода, и для вывода информации, а также между передачей параметров по значению


22.5. Передача параметров сценарию

Из книги Ubuntu 10. Краткое руководство пользователя автора Колисниченко Д. Н.

22.5. Передача параметров сценарию Очень часто сценариям нужно передавать различные параметры, например, режим работы или имя файла/каталога. Для передачи параметров используются следующие специальные переменные:? $0 — содержит имя сценария;? $n — содержит значение


Урок № 67. Передача собственных материалов в переработку на сторону и передача продукции из давальческого сырья

Из книги 1С: Бухгалтерия 8 с нуля. 100 уроков для начинающих автора Гладкий Алексей Анатольевич

Урок № 67. Передача собственных материалов в переработку на сторону и передача продукции из давальческого сырья В процессе производственной деятельности предприятия часто приходится осуществлять передачу собственных материалов стороннему переработчику для выпуска


Доступ к потоку

Из книги Операционная система UNIX автора Робачевский Андрей М.

Доступ к потоку Как и для обычных драйверов устройств, рассмотренных ранее, прежде чем процесс сможет получить доступ к драйверу STREAMS, необходимо встроить драйвер в ядро системы и создать специальный файл устройства — файловый интерфейс доступа. Независимо от того, как


Повторная передача

Из книги Linux и UNIX: программирование в shell. Руководство разработчика. автора Тейнсли Дэвид

Повторная передача До сих пор рассматривалось получение дублированных подтверждений как свидетельство потери сегментов и затора в сети. Однако согласно RFC 1122 "Requirements for Internet Hosts — Communication Layers", модуль TCP может отправить немедленное подтверждение при получении


Передача параметров

Из книги Разработка ядра Linux автора Лав Роберт

Передача параметров Передача параметров-значений не вызывает особых трудностей. В этом случае заглушка клиента размещает значение параметра в сетевом запросе. возможно, выполняя преобразования к стандартному виду (например, изменяя порядок следования байтов). Гораздо


18.3.13. Передача параметров сценария системной команде

Из книги автора

18.3.13. Передача параметров сценария системной команде Позиционные параметры можно передать сценарию, а затем проверить значение переменной. Если при этом пользователь указывает после названия сценария наименование каталога, сценарий заново присваивает специальному


18.4.4. Оператор case и передача командных параметров

Из книги автора

18.4.4. Оператор case и передача командных параметров Можно также использовать оператор case при передаче параметров в сценарии.В следующем сценарии при осуществлении проверки используется специальный параметр $#, который представляет число передаваемых аргументов. Если это


19.3. Передача параметров функции

Из книги автора

19.3. Передача параметров функции Порядок передачи параметров функции аналогичен передаче параметров обычному сценарию. При этом используются специальные переменные $1, $2, … $9. При получении функцией переданных ей аргументов происходит замена аргументов, изначально


Передача параметров

Из книги автора

Передача параметров В дополнение к номеру вызова, большинство системных вызовов требует передачи им одного или нескольких параметров. Во время перехвата исключительной ситуации пространство пользователя должно каким-либо образом передать ядру эти параметры. Самый