Книга: UNIX: разработка сетевых приложений

Передача аргументов новым потокам

Передача аргументов новым потокам

Мы уже упомянули, что в листинге 26.2 мы преобразуем целочисленную переменную connfd к указателю на неопределенный тип (void), но этот способ не работает в некоторых системах. Для корректной обработки данной ситуации требуются дополнительные усилия.

В первую очередь, заметим, что мы не можем просто передать адрес connfd нового потока, то есть следующий код не будет работать:

int main(int argc, char **argv) {
 int listenfd, connfd;
 ...
 for (;;) {
  len = addrlen;
  connfd = Accept(listenfd, cliaddr, &len);
  Pthread_create(&tid, NULL, &doit, &connfd);
 }
}
static void* doit(void *arg) {
 int connfd;
 connfd = *((int*)arg);
 Pthread_detach(pthread_self());
 str_echo(connfd); /* та же функция, что и прежде */
 Close(connfd);    /* мы закончили с присоединенным сокетом */
 return(NULL);
}

С точки зрения ANSI С здесь все в порядке: мы гарантированно можем преобразовать целочисленный указатель к типу void* и затем обратно преобразовать получившийся указатель на неопределенный тип к целочисленному указателю. Проблема заключается в другом — на что именно он будет указывать?

В главном потоке имеется одна целочисленная переменная connfd, и при каждом вызове функции accept значение этой переменной меняется на новое (в соответствии с новым присоединенным сокетом). Может сложиться следующая ситуация:

? Функция accept возвращает управление, записывается новое значение переменной connfd (допустим, новый дескриптор равен 5) и в главном потоке вызывается функция pthread_create. Указатель на connfd (а не фактическое его значение!) является последним аргументом функции pthread_create.

? Создается новый поток, и начинает выполняться функция doit.

? Готово другое соединение, и главный поток снова начинает выполняться (прежде, чем начнется выполнение вновь созданного потока). Завершается функция accept, записывается новое значение переменной connfd (например, значение нового дескриптора равно 6) и главный поток вновь вызывает функцию pthread_create.

Хотя созданы два новых потока, оба они будут работать с одним и тем же последним значением переменной connfd, которое, согласно нашему предположению, равно 6. Проблема заключается в том, что несколько потоков получают доступ к совместно используемой переменной (целочисленному значению, хранящемуся в connfd) при отсутствии синхронизации. В листинге 26.2 мы решаем эту проблему, передавая значение переменной connfd функции pthread_create, вместо того чтобы передавать указатель на это значение. Этот метод работает благодаря тому способу, которым целочисленные значения в С передаются вызываемой функции (копия значения помещается в стек вызванной функции).

В листинге 26.3 показано более удачное решение описанной проблемы.

Листинг 26.3. Эхо-сервер TCP, использующий потоки с более переносимой передачей аргументов

//threads/tcpserv02.c
 1 #include "unpthread.h"
 2 static void *doit(void*); /* каждый поток выполняет эту функцию */
 3 int
 4 main(int argc, char **argv)
 5 {
 6  int listenfd, *iptr;
 7  thread_t tid;
 8  socklen_t addrlen, len;
 9  struct sockaddr *cliaddr;
10  if (argc == 2)
11   listenfd = Tcp_listen(NULL, argv[1], &addrlen);
12  else if (argc == 3)
13   listenfd = Tcp_listen(argv[1], argv[2], &addrlen);
14  else
15   err_quit("usage: tcpserv01 [ <host> ] <service or port>");
16  cliaddr = Malloc(addrlen);
17  for (;;) {
18   len = addrlen;
19   iptr = Malloc(sizeof(int));
20   *iptr = Accept(listenfd, cliaddr, &len);
21   Pthread_create(&tid, NULL, &doit, iptr);
22  }
23 }
24 static void*
25 doit(void *arg)
26 {
27  int connfd;
28  connfd = *((int*)arg);
29  free(arg);
30  Pthread_detach(pthread_self());
31  str_echo(connfd); /* та же функция, что и раньше */
32  Close(connfd); /* мы закончили с присоединенным сокетом */
33  return (NULL);
34 }
17-22 Каждый раз перед вызовом функции accept мы вызываем функцию malloc и выделяем в памяти пространство для целочисленной переменной (дескриптора присоединенного сокета). Таким образом каждый поток получает свою собственную копию этого дескриптора.

28-29 Поток получает значение дескриптора присоединенного сокета, а затем освобождает занимаемую им память с помощью функции free.

Исторически функции malloc и free не допускали повторного вхождения. Это означает, что при вызове той или иной функции из обработчика сигнала в то время, когда главный поток выполняет одну из них, возникает большая путаница, так как эти функции оперируют статическими структурами данных. Как же мы можем вызывать эти две функции в листинге 26.3? Дело в том, что в POSIX требуется, чтобы эти две функции, так же как и многие другие, были безопасными в многопоточной среде (thread-safe). Обычно это достигается с помощью некоторой разновидности синхронизации, осуществляемой внутри библиотечных функций и являющейся для нас прозрачной (то есть незаметной).

Оглавление книги