Linux下的C编程实战之四(下)

4.实例

　　下面我们还是以著名的生产者/消费者问题为例来阐述Linux线程的控制和通信。一组生产者线程与一组消费者线程通过缓冲区发生联系。生产者线程将生产的产品送入缓冲区，消费者线程则从中取出产品。缓冲区有N 个，是一个环形的缓冲池。

#include <stdio.h> #include <pthread.h> #define BUFFER_SIZE 16 // 缓冲区数量 struct prodcons { // 缓冲区相关数据结构 int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 实际数据存放的数组*/ pthread_mutex_t lock; /* 互斥体lock 用于对缓冲区的互斥操作 */ int readpos, writepos; /* 读写指针*/ pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空的条件变量 */ pthread_cond_t notfull; /* 缓冲区未满的条件变量 */ }; /* 初始化缓冲区结构 */ void init(struct prodcons *b) { pthread_mutex_init(&b->lock, NULL); pthread_cond_init(&b->notempty, NULL); pthread_cond_init(&b->notfull, NULL); b->readpos = 0; b->writepos = 0; } /* 将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/ void put(struct prodcons *b, int data) { pthread_mutex_lock(&b->lock); /* 等待缓冲区未满*/ if ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos) { pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock); } /* 写数据,并移动指针 */ b->buffer[b->writepos] = data; b->writepos++; if (b->writepos > = BUFFER_SIZE) b->writepos = 0; /* 设置缓冲区非空的条件变量*/ pthread_cond_signal(&b->notempty); pthread_mutex_unlock(&b->lock); } /* 从缓冲区中取出整数*/ int get(struct prodcons *b) { int data; pthread_mutex_lock(&b->lock); /* 等待缓冲区非空*/ if (b->writepos == b->readpos) { pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock); } /* 读数据,移动读指针*/ data = b->buffer[b->readpos]; b->readpos++; if (b->readpos > = BUFFER_SIZE) b->readpos = 0; /* 设置缓冲区未满的条件变量*/ pthread_cond_signal(&b->notfull); pthread_mutex_unlock(&b->lock); return data; } /* 测试:生产者线程将1 到10000 的整数送入缓冲区,消费者线 程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/ #define OVER ( - 1) struct prodcons buffer; void *producer(void *data) { int n; for (n = 0; n < 10000; n++) { printf("%d --->\n", n); put(&buffer, n); } put(&buffer, OVER); return NULL; } void *consumer(void *data) { int d; while (1) { d = get(&buffer); if (d == OVER) break; printf("--->%d \n", d); } return NULL; } int main(void) { pthread_t th_a, th_b; void *retval; init(&buffer); /* 创建生产者和消费者线程*/ pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0); pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0); /* 等待两个线程结束*/ pthread_join(th_a, &retval); pthread_join(th_b, &retval); return 0; }

　　5.WIN32、VxWorks、Linux线程类比

　　目前为止，笔者已经创作了《基于嵌入式操作系统VxWorks的多任务并发程序设计》（《软件报》2006年5~12期连载）、《深入浅出Win32多线程程序设计》（天极网技术专题）系列，我们来找出这两个系列文章与本文的共通点。

　　 看待技术问题要瞄准其本质，不管是Linux、VxWorks还是WIN32，其涉及到多线程的部分都是那些内容，无非就是线程控制和线程通信，它们的许多函数只是名称不同，其实质含义是等价的，下面我们来列个三大操作系统共同点详细表单：

事项	WIN32	VxWorks	Linux
线程创建	CreateThread	taskSpawn	pthread_create
线程终止	执行完成后退出；线程自身调用ExitThread函数即终止自己；被其他线程调用函数TerminateThread函数	执行完成后退出；由线程本身调用exit退出；被其他线程调用函数taskDelete终止	执行完成后退出；由线程本身调用pthread_exit 退出；被其他线程调用函数pthread_cance终止
获取线程ID	GetCurrentThreadId	taskIdSelf	pthread_self
创建互斥	CreateMutex	semMCreate	pthread_mutex_init
获取互斥	WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects	semTake	pthread_mutex_lock
释放互斥	ReleaseMutex	semGive	phtread_mutex_unlock
创建信号量	CreateSemaphore	semBCreate、semCCreate	sem_init
等待信号量	WaitForSingleObject	semTake	sem_wait
释放信号量	ReleaseSemaphore	semGive	sem_post

　　 6.小结

　　本章讲述了Linux下多线程的控制及线程间通信编程方法，给出了一个生产者/消费者的实例，并将Linux的多线程与WIN32、VxWorks多线程进行了类比，总结了一般规律。鉴于多线程编程已成为开发并发应用程序的主流方法，学好本章的意义也便不言自明。