原创 线程解析(四)

作者：曹忠明,华清远见嵌入式学院讲师。

一、线程控制

上一节我们讲了使用互斥量实现线程的同步，这里我们介绍一下另外一种常用的方法，POSIX提供的无名信号量sem，PV原语是对整数计数器信号量sem的操作，P操作判断sem资源数是否为0，不为0则进行P操作，一次P操作可使sem减一，而一次V操作可使sem加一。下面是POSIX提供的一些接口函数:

1、信号量初始化
        #include <semaphore.h>
        int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

函数参数：
        sem：信号量
        pshared：一个参数一般为0，表示同一个进程中的线程共享一个信号量。
        value：信号量资源个数

2、其余函数
        int sem_wait (sem_t* sem);
        int sem_trywait (sem_t* sem);
        int sem_post (sem_t* sem);
        int sem_getvalue (sem_t* sem);
        int sem_destroy (sem_t* sem);

sem_wait和sem_trywait相当于P操作，它们都能将信号量的值减一，两者的区别在于若信号量的值小于零时，sem_wait将会阻塞进程，而sem_trywait则会立即返回。

sem_post相当于V操作，它将信号量的值加一，同时发出唤醒的信号给等待的进程（或线程）。

sem_getvalue 得到信号量的值。

sem_destroy 摧毁信号量。

下面用一个例程说明信号量的使用：

#include <stdio.h>
        #include <pthread.h>
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        #include <unistd.h>
        #include <semaphore.h>
        sem_t sem;

pid_t gettid(void)
        {
             return syscall(SYS_gettid);
        }

void *thread_a(void *arg)
        {
             printf("thread a enter\n");
             sem_wait(&sem); //sem - 1
             printf("thread a P operation\n");
             sleep(10);
             sem_post(&sem); //sem + 1
             printf("thread a V operation\n");
        }

void *thread_b(void *arg)
        {
             printf("thread b enter\n");
             sem_wait(&sem);     //sem - 1
             printf("thread b P operation\n");
             sleep(10);
             sem_post(&sem); //sem + 1
             printf("thread b V operation\n");
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
             pthread_t tid_a,tid_b;
             int err;

    sem_init(&sem, 0, 1);

    err = pthread_create(&tid_a,NULL,thread_a,NULL);
            if(err < 0)
           {
                perror("pthread_create thread_a");
           }
     
           err = pthread_create(&tid_b,NULL,thread_b,NULL);
           if(err < 0)
           {
                perror("pthread_create thread_a");
           }

  sleep(30);
          sem_destroy(&sem);
          printf("the main close\n");
          return 0;
     }
     二、POSIX tid和linux tid

前面我们说创建线程的时候提到一个函数pthread_self，这个函数使POSIX线程库中的一个函数，通过这个函数可以获得线程的ID，可是我们打印出来这个ID会发现这个ID是一个很大的数字。没有得到我们想象的一个数字，其实这个ID是POSIX线程库提供的一个数字，而linux内核中也为这个线程提供了一个ID，这个ID可以通过gettid获得，gettid是linux内核提供的一个系统调用，Glibc没有封装函数，只能通过系统调用实现。

POSIX：
        #include <pthread>
        pthread_t pthread_self(void);

linux系统调用：
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        pid_t gettid(void)
        {
                return syscall(SYS_gettid);
        }

下面我们通过一个例程看下这两个函数的区别。
        #include <stdio.h>
        #include <pthread.h>
        #include <sys/types.h>
        #include <sys/syscall.h>
        #include <unistd.h>

pid_t gettid(void)
        {
                return syscall(SYS_gettid);
        }

void *thread_a(void *arg)
        {
                printf("thread a enter\n");
                pthread_t posix_tid;
                pid_t linux_tid;
                pid_t pid;
                posix_tid = pthread_self();
                linux_tid = gettid();
                pid = getpid();
                printf("pid = %x, posix_tid = %x, linux_tid = %x\n", pid, posix_tid, linux_tid);
        }

void *thread_b(void *arg)
        {
                printf("thread b enter\n");
                pthread_t posix_tid;
                pid_t linux_tid;
                pid_t pid;
                posix_tid = pthread_self();
                linux_tid = gettid();
                pid = getpid();
                printf("pid = %x, posix_tid = %x, linux_tid = %x\n", pid, posix_tid, linux_tid);
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
                pthread_t tid_a,tid_b;
                int err;

        err = pthread_create(&tid_a,NULL,thread_a,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }

                err = pthread_create(&tid_b,NULL,thread_b,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }

        sleep(5);
                printf("the main close\n");
                return 0;
        }

程序运行结果：
thread a enter
pid = 3b89, posix_tid = b7fd4b90, linux_tid = 3b8a
thread b enter
pid = 3b89, posix_tid = b75d3b90, linux_tid = 3b8b
the main close

通过这个函数我们可以发现posix提供的这个ID不是很有规律，而linux内核为线程提供的ID是经跟在主进程进程号的数字，如上面程序中主进程ID为3b89而两个线程的ID分别为3b8a，3b8b。