Pthread

POSIX Threads або Pthread — стандарт POSIX реалізації потоків виконання, який визначає API для створення та управління ними.

Бібліотеки, які реалізують цей стандарт та його функції, звичайно називаються Pthreads (функції мають приставку «pthread_»). Найширше використовуються для Unix-подібних операційних систем, таких як Linux чи Solaris, також існує реалізація для Microsoft Windows (Pthreads-w32)

Вміст

Pthreads визначає набір типів даних, функцій і констант в форматі мови програмування C. Вони описані в файлі заголовку pthread.h і реалізовані у вигляді бібліотеки.

Всі процедури Pthreads мають назви з префіксом "pthread_" і можуть бути розділені на 4 категорії за призначенням:

• Управляння потоками - створення, об'єднання потоків та ін.;
• М'ютекси;
• Умовні змінні;
• Синхронізація потоків з використанням блокування (lock) і бар'єрів (barriers) читання/запису даних.

POSIX API для семафорів працює з потоками POSIX, але не є частиною стандарту роботи з потоками, визначається в додатковому стандарті POSIX.1b, Real-time extensions (IEEE Std 1003.1b-1993). Всі процедури для роботи з семафорами, відповідно, мають префікс "sem_" замість "pthread_".

Основні функції стандарту

• Типи даних:
  • pthread_t: дескриптор потоку
  • pthread_attr_t: набір атрибутів потоку
• Функції управління потоками:
  • pthread_create(): створення потоку
  • pthread_exit(): завершення потоку
  • pthread_cancel(): відміна потоку
  • pthread_join(): блокування потоку до завершення іншого потоку, вказаного у виклиці функції
  • pthread_detach(): звільнити ресурси зайняті потоком (якщо потік виконується, звільнення ресурсів відбудеться після його завершення)
  • pthread_attr_init(): ініціалізація структури атрибутів потоку
  • pthread_attr_setdetachstate(): вказівка системі, що вона після завершення потоку може звільнити ресурси, зайняті потоком
  • pthread_attr_destroy(): звільнення пам'яті від структури атрибутів потоку (знищити дескриптор)
• Функції синхронізації потоків:
  • pthread_mutex_init (), pthread_mutex_destroy (), pthread_mutex_lock (), pthread_mutex_trylock (), pthread_mutex_unlock (): за допомогою м'ютексів
  • pthread_cond_init(), pthread_cond_signal, pthread_cond_wait(): за допомогою умовних змінних

Приклад

Приклад використання POSIX потоків.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
 
#define THREADS_MAX 4

void *function(void *param)
{
       int id = (int)param;
       int i, loops = 10;
       for(i = 0; i < loops; i++)
       {
               printf("thread %d: loop %d\n", id, i);
       }
       pthread_exit(NULL);
}

int main(void)
{
       pthread_t threads[THREADS_MAX];
       int i;
       printf("pre-execution\n");
       for (i = 0; i < THREADS_MAX; i++)
       {
               pthread_create(&threads[i], NULL, function, (void *)i);
       }
       printf("mid-execution\n");

       for (i = 0; i < THREADS_MAX; i++)
       {
               pthread_join(threads[i], NULL);
       }
       printf("post-execution\n");
       return EXIT_SUCCESS;
}

Дивись також

• Нить
• OpenMP
• Native POSIX Thread Library (NPTL)
• GNU Portable Threads

Посилання

• The Open Group Base Specifications Issue 6, IEEE Std 1003.1
• POSIX-потоки та синхронні обробники {
• Багатопоточне програмування (Підручник Pthreads)
• Приклади використання Pthreads
• Приклади використання Pthreads в C/C++
• Статья «Пояснюючи потоки POSIX», Даніеля Роббінса (засновника проекту Gentoo)
• Інтерв'ю «10 питань Девіду Бутенхофу про паралельне програмування та потоки POSIX» з Майклом Суіссом
• GNU Portable threads