第12章 线程控制
12.5 重入
可重入函数
中断一个可重入函数的执行，转而执行另外一个函数(一般为信号处理程序，注意此时依然为
同一个线程)，
返回可重入函数执行不会出现错误。可重入与异步信号安全等价(APUE 3 edition, 10.6 )可重入函数除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境（包括 static），这样的函数就是可重入的，
可以允许有该函数的多个副本同时运行
线程安全：
如果一个函数在相同的时间点可以被
多个线程安全地调用，就称该函数是线程安全的。1) 若一个函数如同可重入函数一样，也没有使用静态数据（全局变量或static局部变量），那么该函数也是线程安全的。
2) 或使用了静态数据，但采用了同步机制，保证线程的安全调用，那么也是线程安全的。
可重入与线程安全的关系:
-------------------------------[Figure 1]--------------------------------
举例说明:func是线程安全的，但不是可重入的：1）线程安全是显然的，第b步在任意时刻只有一个线程访问。2）假设进程执行完第a步,接收到一个信号，转而执行信号处理程序，恰巧该信号处理程序中也调用了函数func，那么就陷入了死锁。3) 当然可以利用递归锁，那么func也是可重入的，但是递归锁的使用可能会带来其他严重问题
-------------------------------[Figure 2]--------------------------------
支持线程安全函数的操作系统实现会在它会提供可替代的线程安全版本。下面列出这些函数的线程安全版本。
POSIX.1还提供了以线程安全的方式管理FILE对象的方法。可以使用flockfile和ftrylockfile获取给定FILE对象关联的锁。这个锁是递归的：当你占有这把锁的时候，还是可以再次获取该锁，而且不会导致死锁。
int ftrylockfile(FILE *fp);
void flockfile(FILE *fp);
void funlockfile(FILE *fp); 12.6 线程特定数据（TSD）
使用线程特定数据理由：
需要基于线程来维护一些数据(比如，线程id)希望能够提供一种机制可以在多线程的环境下使用基于进程的接口。（比如，errno）
int pthread_key_create(pthread_key_t *keyp, void (*destructor)(void *));
void* pthread_getspecific(pthread_key_t key);
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value); int pthread_key_delete(pthread_key_t *key);注意：取消键与当前线程TSD的关联关系（键与其他线程TSD的关联关系不变），但并不会激活与键关联的析构函数， 需要应用程序自己利用free函数
使用TSD过程:1. 启动一个进程并创建了若干线程（A，B），其中一个线程（比如线程A），要申请线程私有数据，系统调用pthread_key_creat在下图所示的key结构数组中找到第一个未用的元素，并把它的键(0)返回给调用者2. 线程a通过pthrea_getspecific调用获得线程a的pkey[0]值，返回的是一个空指针NULL，3. 用malloc在堆里分配一段空间，使用pthread_setspecific调用将pkey[0]指向刚才分配的内存区域。4. 若线程b若使用相同的键，线程B只需要重复第三步。最终结果如下Figure 3所示。
------------------------------------------[Figure 3]----------------------------------------
需要确保分配的键并不是由于在初始化阶段的竞争而发生变化：
int pthread_once(pthread_once_t *initflag, void (*initfn)(void));struct tsd { pthread_t tid; };
pthread_key_t key;
pthread_once_t create_done = PTHREAD_ONCE_INIT;
void destructor(void* arg){
struct tsd* tsdptr = (struct tsd*)arg;
free(tsdptr);
}
void key_create(void){
pthread_key_create(&key, destructor);
}
void key_init(){
struct tsd *tsdptr = (struct tsd*)malloc(sizeof(struct tsd));
tsdptr->tid = pthread_self();
pthread_setspecific(key, tsdptr);
}
void* p_fun(void* arg){
pthread_once(&create_done, key_create);
key_init();
return (void*)0;
}12.8 线程和信号
1. 每个线程都有自己的信号屏蔽字，但是信号的处理是进程中所有线程共享的.2. 进程中的信号是传递到单个线程的，线程中必须使用pthread_sigmask设置信号屏蔽字.3. 如果一个信号与硬件故障相关，该信号一般被发送到引起该事件的线程中，否则信号被发送到任意一个线程
int pthread_sigmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
int pthread_kill(pthread_t thread, int sig);[pthread_xxx的函数一般返回错误码，而不是设置errno]
注意，用sigprocmask修改的是进程（主线程）的信号屏障字，而不是本线程的信号屏蔽字
int sigwait(const sigset_t * restrict set, int * restrict signop);
signop为当前接受到的信号[APUE 3 edition 中文版的解释错误]1. set为等待的信号或信号集2. 若信号集中的某些信号在sigwait调用时处于挂起状态，那么sigwait将无阻塞地返回，且移除这些挂起信号，若为排队信号，一次移除一个3. 线程在调用sigwait之前，必须阻塞等待的信号（避免出现窗口期）。sigwait函数会原子地取消信号集的阻塞状态，直到信号到来4. 任意信号都可以唤醒调用sigwait的线程（和进程的sigsuspend很不同）5. 使用sigwait的好处在于它可以简化信号处理，利用一个或多个线程专门处理信号，从而将异步产生的信号以同步方式处理---5.1 假设专用线程A处理SIGINT,SIGQUIT信号， 在创建线程A之前，主线程首先屏蔽这两个信号---5.2 线程A创建之后，继承主线程的信号屏蔽字，线程A调用sigwait函数---5.3 sigwait取消对SIGINT与SIGQUIT的屏蔽，接着线程A阻塞,等待任意信号的到来---5.4 当一个信号到来时，唤醒线程A，在线程A的正常的上下文中调用信号的处理程序6. 若多个线程在sigwait的调用中因为同一个信号而阻塞，那么在信号传递的时候，就只有一个线程从中返回7. 若一个信号被捕获（使用sigaction建立了一个信号处理程序），而一个线程正在sigwait调用中等待同一个信号，那么不同操作系统的处理方式不同，所以尽量避免
void* p_fun(void* arg){
sigset_t sigs;
sigemptyset(&sigs);
sigaddset(&sigs, (int)arg);
int sig;
for(;;){
if (sigwait(&sigs, &sig) != 0){
fprintf(stderr, "sigwait err");
return (void*)-1;
}
if (sig == SIGINT){
printf("tid : %ld receive SIGINT.\n", pthread_self());
}
if (sig == SIGTSTP){
printf("tid : %ld receive SIGTSTP.\n", pthread_self());
}
}
return (void*)0;
}int main(){
sigset_t sigs;
sigemptyset(&sigs);
sigaddset(&sigs, SIGINT);
sigaddset(&sigs, SIGTSTP);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &sigs, NULL);
pthread_t tid[2];
if (pthread_create(&tid[0], NULL, p_fun, (void*)SIGINT) != 0){
fprintf(stderr, "pthread_create err");
exit(-1);
}
if (pthread_create(&tid[1], NULL, p_fun, (void*)SIGTSTP) != 0){
fprintf(stderr, "pthread_create err");
exit(-1);
}
for(;;){
/*main proccess*/
}
exit(0);
}int pthread_kill(pthread_t tid, int signo);可以传一个0值来检查线程tid是否存在，类似kill检查进程的存在性闹钟定时器是进程资源，所有线程共享相同的闹钟
12.9 线程和fork
在子进程内部，只存在一个线程，如下图所示，子进程中只有线程T3，因为在父进程中由线程T3创建了子进程。所以互斥量M1，M2在子进程中就无法解锁。
``
不一致解决方法:
1. 如果子进程从fork返回以后马上调用其中一个exec函数，可以避免这种不一致，在fork返回和子进程调用其中一个exec函数之间，子进程只能调用异步信号安全的函数2. 调用pthread_atfork函数建立fork处理程序
int pthread_atfork()(void (*prepare)(void),void (*parent)(void),void (*child)(void));------2.1 prepare由父进程在fork创建子进程前调用，prepare的任务是获取父进程定义的所有锁------2.2 parent是在fork创建了子进程以后，在fork返回之前在父进程环境中调用的，parent的任务是对prepare获得的锁进行解锁------2.3 child在fork返回之前在子进程环境中调用，与parent一样，child必须释放prepare处理程序获得的所有锁------2.4 可以多次调用pthread_atfork从而设置多套fork处理程序。parent和child是以他们注册时的顺序进行调用，----------prepare的调用顺序与他们注册时的顺序相反，比如若模块A调用模块B，每个模块都有自己的一套锁。----------那么模块B必须在模块A之前设置它的pthread_atfork函数