Posix 多线程编程.pdf

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1、Posix 线程编程指南(1)内容：一、线程创建二、线程取消关于作者线程创建与取消杨沙洲()2001 年 10 月这是一个关于 Posix 线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上，将向您详细讲述 Posix 线程库 API。本文是第一篇将向您讲述线程的创建与取消。一、线程创建11 线程与进程相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。在串行程序基础上引入线程和进程是为了提高程序的并发度，从而提高程序运行效率和响应时间。线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。同时，线程适

2、合于在 SMP 机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。12 创建线程POSIX 通过 pthread_create()函数创建线程，API 定义如下：int pthread_create(pthread_t*thread,pthread_attr_t*attr,void*(*start_routine)(void*),void*arg)与 fork()调用创建一个进程的方法不同，pthread_create()创建的线程并不具备与主线程（即调用 pthread_create()的线程）同样的执行序列，而是使其运行 start_routine(arg)函数。thread返回创建的线程 ID，而 a

3、ttr 是创建线程时设置的线程属性（见下）。pthread_create()的返回值表示线程创建是否成功。尽管 arg 是 void*类型的变量，但它同样可以作为任意类型的参数传给 start_routine()函数；同时，start_routine()可以返回一个 void*类型的返回值，而这个返回值也可以是其他类型，并由 pthread_join()获取。13 线程创建属性pthread_create()中的 attr 参数是一个结构指针，结构中的元素分别对应着新线程的运行属性，主要包括以下几项：_detachstate，表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步，如果置位则新线程不能用pth

4、read_join()来 同 步，且 在 退 出 时 自 行 释 放 所 占 用 的 资 源。缺 省 为PTHREAD_CREATE_JOINABLE 状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用pthread_detach()来设置，而一旦设置为 PTHREAD_CREATE_DETACH状态（不论是创建时设置还是运行时设置）则不能再恢复到 PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。_schedpolicy，表示新线程的调度策略，主要包括 SCHED_OTHER（正常、非实时）、SCHED_RR（实时、轮转法）和SCHED_FIFO（实时、先入先出）三种，缺省为SCHED_OTHER

5、，后两种调度策略仅对超级用户有效。运行时可以用过 pthread_setschedparam()来改变。_schedparam，一个 struct sched_param 结构，目前仅有一个 sched_priority 整型变量表示线程的运行优先级。这个参数仅当调度策略为实时（即 SCHED_RR 或 SCHED_FIFO）时才有效，并可以在运行时通过 pthread_setschedparam()函数来改变，缺省为0。_inheritsched，有 两 种 值 可 供 选 择：PTHREAD_EXPLICIT_SCHED和PTHREAD_INHERIT_SCHED，前者表示新线程使用显式指

6、定调度策略和调度参数（即 attr中的值），而后者表示继承调用者线程的值。缺省为 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED。_scope，表示线程间竞争 CPU 的范围，也就是说线程优先级的有效范围。POSIX 的标准中定义了两个值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM 和 PTHREAD_SCOPE_PROCESS，前者表示与系统中所有线程一起竞争 CPU 时间，后者表示仅与同进程中的线程竞争 CPU。目前LinuxThreads 仅实现了 PTHREAD_SCOPE_SYSTEM一值。pthread_attr_t 结构中还有一些值，但不使用 pthread_create()来设置。

7、为了设置这些属性，POSIX 定义了一系列属性设置函数，包括 pthread_attr_init()、pthread_attr_destroy()和与各个属性相关的 pthread_attr_get-/pthread_attr_set-函数。14 线程创建的 Linux 实现我们知道，Linux 的线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口 do_fork()。内核提供了两个系统调用_clone()和 fork()，最终都用不同的参数调用 do_fork()核内 API。当然，要想实现线程，没有核心对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的支持是不行的，因此，do_fork()提供了很多

8、参数，包括 CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、CLONE_FILES（共享文件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和 CLONE_PID（共享进程 ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。当使用 fork 系统调用时，内核调用 do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境，而使用 pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所有这些属性来调用_clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从而创建的进程拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由_clone()传入。Linux 线程在核内是以轻量级

9、进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删 除 等 操 作 都 在 核 外 pthread 库 中 进 行。pthread 库 使 用 一 个 管 理 线 程（_pthread_manager()，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号（比如 Cancel），而主线程（pthread_create()）的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程。二、线程取消21 线程取消的定义一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止。22 线程取消的语义线程取消的方法是向目标线

10、程发 Cancel 信号，但如何处理 Cancel 信号则由目标线程自己决定，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至 Cancelation-point（取消点），由不同的Cancelation 状态决定。线程接收到 CANCEL 信号的缺省处理（即 pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点，也就是说设置一个 CANCELED 状态，线程继续运行，只有运行至 Cancelation-point 的时候才会退出。23 取消点根 据POSIX 标 准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、pth

11、read_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及 read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是 Cancelation-point，而其他 pthread 函数都不会引起 Cancelation 动作。但是pthread_cancel 的手册页声称，由于 LinuxThread 库与 C 库结合得不好，因而目前 C 库函数都不是 Cancelation-point；但 CANCEL 信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置 EINTR错误码，因此可以在需要作为 Cancelation-point 的系统调用前后调用 pthread_tes

12、tcancel()，从而达到 POSIX 标准所要求的目标，即如下代码段：pthread_testcancel();retcode=read(fd,buffer,length);pthread_testcancel();24 程序设计方面的考虑如果线程处于无限循环中，且循环体内没有执行至取消点的必然路径，则线程无法由外部其他线程的取消请求而终止。因此在这样的循环体的必经路径上应该加入 pthread_testcancel()调用。25 与线程取消相关的 pthread 函数int pthread_cancel(pthread_t thread)发送终止信号给 thread 线程，如果成功则返回

13、0，否则为非0值。发送成功并不意味着 thread会终止。int pthread_setcancelstate(int state,int*oldstate)设置本线程对 Cancel 信号的反应，state 有两种值：PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省）和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE，分别表示收到信号后设为 CANCLED 状态和忽略CANCEL 信号继续运行；old_state 如果不为 NULL 则存入原来的 Cancel 状态以便恢复。int pthread_setcanceltype(int type,int*oldtype)设置本线程取消动作的执行时

14、机，type 由两种取值：PTHREAD_CANCEL_DEFFERED 和PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，仅当 Cancel 状态为 Enable 时有效，分别表示收到信号后继续运行至下一个取消点再退出和立即执行取消动作（退出）；oldtype 如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。void pthread_testcancel(void)检查本线程是否处于 Canceld 状态，如果是，则进行取消动作，否则直接返回。posix 线程编程指南(2)内容：一 概念及作用二 创建和注销三 访问四 使用范例关于作者相关内容：(1)线程创建与取消线程私有数据杨沙洲()20

15、01 年 10 月这是一个关于 Posix 线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上，将向您详细讲述 Posix 线程库 API。本文是第二篇将向您讲述线程的私有数据。一 概念及作用在单线程程序中，我们经常要用到全局变量以实现多个函数间共享数据。在多线程环境下，由于数据空间是共享的，因此全局变量也为所有线程所共有。但有时应用程序设计中有必要提供线程私有的全局变量，仅在某个线程中有效，但却可以跨多个函数访问，比如程序可能需要每个线程维护一个链表，而使用相同的函数操作，最简单的办法就是使用同名而不同变量地址的线程相关数据结构。这样的数据结构可以由 Posix 线程库维护，称为线程私有数据（Threa

16、d-specific Data，或 TSD）。二 创建和注销Posix 定义了两个 API 分别用来创建和注销 TSD：int pthread_key_create(pthread_key_t*key,void(*destr_function)(void*)该函数从 TSD 池中分配一项，将其值赋给 key 供以后访问使用。如果 destr_function 不为空，在线程退出（pthread_exit()）时将以 key 所关联的数据为参数调用 destr_function()，以释放分配的缓冲区。不论哪个线程调用 pthread_key_create()，所创建的 key 都是所有线程可访

17、问的，但各个线程可根据自己的需要往 key 中填入不同的值，这就相当于提供了一个同名而不同值的全局变量。在 LinuxThreads 的实现中，TSD 池用一个结构数组表示：static struct pthread_key_struct pthread_keysPTHREAD_KEYS_MAX=0,NULL ;创建一个 TSD 就相当于将结构数组中的某一项设置为in_use，并将其索引返回给*key，然后设置 destructor 函数为 destr_function。注销一个 TSD 采用如下 API：int pthread_key_delete(pthread_key_t key)这个函

18、数并不检查当前是否有线程正使用该 TSD，也不会调用清理函数（destr_function），而只是将 TSD 释放以供下一次调用 pthread_key_create()使用。在 LinuxThreads 中，它还会将与之相关的线程数据项设为 NULL（见访问）。三 访问TSD 的读写都通过专门的 PosixThread 函数进行，其 API 定义如下：int pthread_setspecific(pthread_key_t key,const void*pointer)void*pthread_getspecific(pthread_key_t key)写入（pthread_setspe

19、cific()）时，将 pointer 的值（不是所指的内容）与 key 相关联，而相应的读出函数则将与 key 相关联的数据读出来。数据类型都设为 void*，因此可以指向任何类型的数据。在 LinuxThreads 中，使用了一个位于线程描述结构（_pthread_descr_struct）中的二维 void*指针数组来存放与 key 关联的数据，数组大小由以下几个宏来说明：#definePTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE32#define PTHREAD_KEY_1STLEVEL_SIZE(PTHREAD_KEYS_MAX+PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZ

20、E-1)/PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE)其中在/usr/include/bits/local_lim.h 中定义了 PTHREAD_KEYS_MAX为1024，因此一维数组大小为32。而具体存放的位置由 key 值经过以下计算得到：idx1st=key/PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZEidx2nd=key%PTHREAD_KEY_2NDLEVEL_SIZE也就是说，数据存放与一个3232的稀疏矩阵中。同样，访问的时候也由 key 值经过类似计算得到数据所在位置索引，再取出其中内容返回。四 使用范例以下这个例子没有什么实际意义，只是说明如何使用，以及能够使

21、用这一机制达到存储线程私有数据的目的。#include#include pthread_key_t key;void echomsg(int t)printf(destructor excuted in thread%d,param=%dn,pthread_self(),t);void*child1(void*arg)int tid=pthread_self();printf(thread%d entern,tid);pthread_setspecific(key,(void*)tid);sleep(2);printf(thread%d returns%dn,tid,pthread_getsp

22、ecific(key);sleep(5);void*child2(void*arg)int tid=pthread_self();printf(thread%d entern,tid);pthread_setspecific(key,(void*)tid);sleep(1);printf(thread%d returns%dn,tid,pthread_getspecific(key);sleep(5);int main(void)int tid1,tid2;printf(hellon);pthread_key_create(&key,echomsg);pthread_create(&tid1,

23、NULL,child1,NULL);pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL);sleep(10);pthread_key_delete(key);printf(main thread exitn);return 0;给例程创建两个线程分别设置同一个线程私有数据为自己的线程 ID，为了检验其私有性，程序错开了两个线程私有数据的写入和读出的时间，从程序运行结果可以看出，两个线程对TSD 的修改互不干扰。同时，当线程退出时，清理函数会自动执行，参数为 tid。Posix 线程编程指南(3)内容：一 互斥锁二 条件变量三 信号灯四 异步信号五 其他同步方式关于作者相

24、关内容：(1)线程创建与取消(2)线程私有数据线程同步杨沙洲()2001 年 10 月这是一个关于 Posix 线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上，将向您详细讲述 Posix 线程库 API。本文是第三篇将向您讲述线程同步。一 互斥锁尽管在 Posix Thread 中同样可以使用 IPC 的信号量机制来实现互斥锁 mutex 功能，但显然semphore 的功能过于强大了，在 PosixThread 中定义了另外一套专门用于线程同步的 mutex函数。1 创建和销毁有 两 种 方 法 创 建 互 斥 锁，静 态 方 式 和 动 态 方 式。POSIX 定 义 了 一 个 宏PTHREAD

25、_MUTEX_INITIALIZER 来静态初始化互斥锁，方法如下：pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;在 LinuxThreads实现中，pthread_mutex_t 是一个结构，而 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER则是一个结构常量。动态方式是采用 pthread_mutex_init()函数来初始化互斥锁，API 定义如下：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,const pthread_mutexattr_t*mutexattr)其中 mutexattr 用

26、于指定互斥锁属性（见下），如果为 NULL 则使用缺省属性。pthread_mutex_destroy()用于注销一个互斥锁，API 定义如下：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex)销毁一个互斥锁即意味着释放它所占用的资源，且要求锁当前处于开放状态。由于在 Linux中，互斥锁并不占用任何资源，因此 LinuxThreads 中的 pthread_mutex_destroy()除了检查锁状态以外（锁定状态则返回 EBUSY）没有其他动作。2 互斥锁属性互斥锁的属性在创建锁的时候指定，在 LinuxThreads 实现中仅有一个锁类型属性

27、，不同的锁类型在试图对一个已经被锁定的互斥锁加锁时表现不同。当前（glibc2.2.3,linuxthreads0.9）有四个值可供选择：PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP，这是缺省值，也就是普通锁。当一个线程加锁以后，其余请求锁的线程将形成一个等待队列，并在解锁后按优先级获得锁。这种锁策略保证了资源分配的公平性。PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP，嵌套锁，允许同一个线程对同一个锁成功获得多次，并通过多次 unlock 解锁。如果是不同线程请求，则在加锁线程解锁时重新竞争。PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP，检错锁，如果同一个线程请求同一个锁，则

28、返回EDEADLK，否则与 PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现最简单情况下的死锁。PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP，适应锁，动作最简单的锁类型，仅等待解锁后重新竞争。3 锁操作锁操作主要包括加锁 pthread_mutex_lock()、解锁 pthread_mutex_unlock()和测试加锁pthread_mutex_trylock()三个，不论哪种类型的锁，都不可能被两个不同的线程同时得到，而必须等待解锁。对于普通锁和适应锁类型，解锁者可以是同进程内任何线程；而检错锁则必须由加锁者解锁才有效，否则返回 EPE

29、RM；对于嵌套锁，文档和实现要求必须由加锁者解锁，但实验结果表明并没有这种限制，这个不同目前还没有得到解释。在同一进程中的线程，如果加锁后没有解锁，则任何其他线程都无法再获得锁。int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex)int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex)int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex)pthread_mutex_trylock()语义与 pthread_mutex_lock()类似，不同的是在锁已经被占据时返回EBUSY 而

30、不是挂起等待。4 其他POSIX 线程锁机制的 Linux 实现都不是取消点，因此，延迟取消类型的线程不会因收到取消信号而离开加锁等待。值得注意的是，如果线程在加锁后解锁前被取消，锁将永远保持锁定状态，因此如果在关键区段内有取消点存在，或者设置了异步取消类型，则必须在退出回调函数中解锁。这个锁机制同时也不是异步信号安全的，也就是说，不应该在信号处理过程中使用互斥锁，否则容易造成死锁。二 条件变量条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待条件变量的条件成立而挂起；另一个线程使条件成立（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在

31、一起。1 创建和注销条 件 变 量 和 互 斥 锁 一 样，都 有 静 态 动 态 两 种 创 建 方 式，静 态 方 式 使 用PTHREAD_COND_INITIALIZER 常量，如下：pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER动态方式调用 pthread_cond_init()函数，API 定义如下：int pthread_cond_init(pthread_cond_t*cond,pthread_condattr_t*cond_attr)尽管 POSIX 标准中为条件变量定义了属性，但在 LinuxThreads 中没有实现，因此 con

32、d_attr值通常为 NULL，且被忽略。注销一个条件变量需要调用 pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回 EBUSY。因为 Linux 实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程。API 定义如下：int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t*cond)2 等待和激发int pthread_cond_wait(pthread_cond_t*cond,pthread_mutex_t*mutex)intpthread_cond_timedwait(pthread

33、_cond_t*cond,pthread_mutex_t*mutex,conststructtimespec*abstime)等待条件有两种方式：无条件等待 pthread_cond_wait()和计时等待 pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回 ETIMEOUT，结束等待，其中abstime 以与 time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求 pthread_cond_wait()（或 pthread_cond_

34、timedwait()，下同）的竞争条件（Race Condition）。mutex 互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex 保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开 pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入 pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。激发条件有两种形式，pthread_c

35、ond_signal()激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而 pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。3 其他pthread_cond_wait()和 pthread_cond_timedwait()都被实现为取消点，因此，在该处等待的线程将立即重新运行，在重新锁定 mutex 后离开 pthread_cond_wait()，然后执行取消动作。也就是说如果 pthread_cond_wait()被取消，mutex 是保持锁定状态的，因而需要定义退出回调函数来为其解锁。以下示例集中演示了互斥锁和条件变量的结合使用，以及取消对于条件等待

36、动作的影响。在例子中，有两个线程被启动，并等待同一个条件变量，如果不使用退出回调函数（见范例中的注释部分），则 tid2将在 pthread_mutex_lock()处永久等待。如果使用回调函数，则 tid2的条件等待及主线程的条件激发都能正常工作。#include#include#include pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;void*child1(void*arg)pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock,&mutex);/*comment 1*/while(1)printf(thread 1

37、get running n);printf(thread 1 pthread_mutex_lock returns%dn,pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cond_wait(&cond,&mutex);printf(thread 1 condition appliedn);pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(5);pthread_cleanup_pop(0);/*comment 2*/void*child2(void*arg)while(1)sleep(3);/*comment 3*/printf(thread 2 get

38、 running.n);printf(thread 2 pthread_mutex_lock returns%dn,pthread_mutex_lock(&mutex);pthread_cond_wait(&cond,&mutex);printf(thread 2 condition appliedn);pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(1);int main(void)int tid1,tid2;printf(hello,condition variable testn);pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_co

39、nd_init(&cond,NULL);pthread_create(&tid1,NULL,child1,NULL);pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL);dosleep(2);/*comment 4*/pthread_cancel(tid1);/*comment 5*/sleep(2);/*comment 6*/pthread_cond_signal(&cond);while(1);sleep(100);pthread_exit(0);如果不做注释5的 pthread_cancel()动作，即使没有那些 sleep()延时操作，child1和 chil

40、d2都能正常工作。注释3和注释4的延迟使得 child1有时间完成取消动作，从而使 child2能在 child1退出之后进入请求锁操作。如果没有注释1和注释2的回调函数定义，系统将挂起在 child2请求锁的地方；而如果同时也不做注释3和注释4的延时，child2能在 child1完成取消动作以前得到控制，从而顺利执行申请锁的操作，但却可能挂起在 pthread_cond_wait()中，因为其中也有申请 mutex 的操作。child1函数给出的是标准的条件变量的使用方式：回调函数保护，等待条件前锁定，pthread_cond_wait()返回后解锁。条件变量机制不是异步信号安全的，也就是

41、说，在信号处理函数中调用 pthread_cond_signal()或者 pthread_cond_broadcast()很可能引起死锁。三 信号灯信号灯与互斥锁和条件变量的主要不同在于灯的概念，灯亮则意味着资源可用，灯灭则意味着不可用。如果说后两中同步方式侧重于等待操作，即资源不可用的话，信号灯机制则侧重于点灯，即告知资源可用；没有等待线程的解锁或激发条件都是没有意义的，而没有等待灯亮的线程的点灯操作则有效，且能保持灯亮状态。当然，这样的操作原语也意味着更多的开销。信号灯的应用除了灯亮/灯灭这种二元灯以外，也可以采用大于1的灯数，以表示资源数大于1，这时可以称之为多元灯。1 创建和注销POS

42、IX 信号灯标准定义了有名信号灯和无名信号灯两种，但 LinuxThreads 的实现仅有无名灯，同时有名灯除了总是可用于多进程之间以外，在使用上与无名灯并没有很大的区别，因此下面仅就无名灯进行讨论。int sem_init(sem_t*sem,int pshared,unsigned int value)这是创建信号灯的 API，其中 value 为信号灯的初值，pshared 表示是否为多进程共享而不仅仅是用于一个进程。LinuxThreads 没有实现多进程共享信号灯，因此所有非0值的 pshared输入都将使 sem_init()返回-1，且置 errno 为 ENOSYS。初始化好的

43、信号灯由 sem 变量表征，用于以下点灯、灭灯操作。int sem_destroy(sem_t*sem)被注销的信号灯 sem 要求已没有线程在等待该信号灯，否则返回-1，且置 errno 为 EBUSY。除此之外，LinuxThreads 的信号灯注销函数不做其他动作。2 点灯和灭灯int sem_post(sem_t*sem)点灯操作将信号灯值原子地加1，表示增加一个可访问的资源。int sem_wait(sem_t*sem)int sem_trywait(sem_t*sem)sem_wait()为等待灯亮操作，等待灯亮（信号灯值大于0），然后将信号灯原子地减1，并返回。sem_trywa

44、it()为 sem_wait()的非阻塞版，如果信号灯计数大于0，则原子地减1并返回0，否则立即返回-1，errno 置为 EAGAIN。3 获取灯值int sem_getvalue(sem_t*sem,int*sval)读取 sem 中的灯计数，存于*sval 中，并返回0。4 其他sem_wait()被实现为取消点，而且在支持原子比较且交换指令的体系结构上，sem_post()是唯一能用于异步信号处理函数的 POSIX 异步信号安全的 API。四 异步信号由于 LinuxThreads 是在核外使用核内轻量级进程实现的线程，所以基于内核的异步信号操作对于线程也是有效的。但同时，由于异步信号

45、总是实际发往某个进程，所以无法实现POSIX标准所要求的信号到达某个进程，然后再由该进程将信号分发到所有没有阻塞该信号的线程中原语，而是只能影响到其中一个线程。POSIX 异步信号同时也是一个标准 C 库提供的功能，主要包括信号集管理（sigemptyset()、sigfillset()、sigaddset()、sigdelset()、sigismember()等）、信号处理函数安装（sigaction()）、信号阻塞控制（sigprocmask()）、被阻塞信号查询（sigpending()）、信号等待(sigsuspend()等，它们与发送信号的 kill()等函数配合就能实现进程间异步信

46、号功能。LinuxThreads 围绕线程封装了 sigaction()何 raise()，本节集中讨论 LinuxThreads 中扩展的异步信号函数，包括pthread_sigmask()、pthread_kill()和 sigwait()三个函数。毫无疑问，所有 POSIX 异步信号函数对于线程都是可用的。int pthread_sigmask(int how,const sigset_t*newmask,sigset_t*oldmask)设置线程的信号屏蔽码，语义与 sigprocmask()相同，但对不允许屏蔽的 Cancel 信号和不允许响应的 Restart 信号进行了保护。被屏

47、蔽的信号保存在信号队列中，可由 sigpending()函数取出。int pthread_kill(pthread_t thread,int signo)向thread号线程发送signo信号。实现中在通过thread线程号定位到对应进程号以后使用kill()系统调用完成发送。int sigwait(const sigset_t*set,int*sig)挂起线程，等待 set 中指定的信号之一到达，并将到达的信号存入*sig 中。POSIX 标准建议在调用 sigwait()等待信号以前，进程中所有线程都应屏蔽该信号，以保证仅有 sigwait()的调用者获得该信号，因此，对于需要等待同步的异

48、步信号，总是应该在创建任何线程以前调用pthread_sigmask()屏蔽该信号的处理。而且，调用 sigwait()期间，原来附接在该信号上的信号处理函数不会被调用。如果在等待期间接收到 Cancel 信号，则立即退出等待，也就是说 sigwait()被实现为取消点。五 其他同步方式除了上述讨论的同步方式以外，其他很多进程间通信手段对于 LinuxThreads也是可用的，比如基于文件系统的IP C（管道、Unix域Socket等）、消 息 队 列（Sys.V或者Posix的）、System V的信号灯等。只有一点需要注意，LinuxThreads 在核内是作为共享存储区、共享文件系统属性

49、、共享信号处理、共享文件描述符的独立进程看待的。Posix 线程编程指南(4)内容：1 线程终止方式2 线程终止时的清理3 线程终止的同步及其返回值4 关于 pthread_exit()和 return参考资料关于作者相关内容：(1)线程创建与取消(2)线程私有数据(3)线程同步线程终止杨沙洲()2001 年 11 月这是一个关于 Posix 线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上，将向您详细讲述 Posix 线程库 API。本文是第四篇将向您讲述线程中止。1 线程终止方式一般来说，Posix 的线程终止有两种情况：正常终止和非正常终止。线程主动调用pthread_exit()或者从线程函数中

50、 return 都将使线程正常退出，这是可预见的退出方式；非正常终止是线程在其他线程的干预下，或者由于自身运行出错（比如访问非法地址）而退出，这种退出方式是不可预见的。2 线程终止时的清理不论是可预见的线程终止还是异常终止，都会存在资源释放的问题，在不考虑因运行出错而退出的前提下，如何保证线程终止时能顺利的释放掉自己所占用的资源，特别是锁资源，就是一个必须考虑解决的问题。最经常出现的情形是资源独占锁的使用：线程为了访问临界资源而为其加上锁，但在访问过程中被外界取消，如果线程处于响应取消状态，且采用异步方式响应，或者在打开独占锁以前的运行路径上存在取消点，则该临界资源将永远处于锁定状态得不到释放