ARM的嵌入式Linux移植体验之应用实例

3. 线程控制/通信编程

　　Linux本身只有进程的概念，而其所谓的"线程"本质上在内核里仍然是进程。大家知道，进程是资源分配的单位，同一进程中的多个线程共享该进程的资源（如作为共享内存的全局变量）。Linux中所谓的"线程"只是在被创建的时候"克隆"(clone)了父进程的资源，因此，clone出来的进程表现为"线程"。Linux中最流行的线程机制为LinuxThreads，它实现了一种Posix 1003.1c "pthread"标准接口。

　　线程之间的通信涉及同步和互斥，互斥体的用法为：

pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //按缺省的属性初始化互斥体变量mutex pthread_mutex_lock(&mutex); // 给互斥体变量加锁 … //临界资源 phtread_mutex_unlock(&mutex); // 给互斥体变量解锁

　　同步就是线程等待某个事件的发生。只有当等待的事件发生线程才继续执行，否则线程挂起并放弃处理器。当多个线程协作时，相互作用的任务必须在一定的条件下同步。Linux下的C语言编程有多种线程同步机制，最典型的是条件变量(condition variable)。而在头文件semaphore.h 中定义的信号量则完成了互斥体和条件变量的封装，按照多线程程序设计中访问控制机制，控制对资源的同步访问，提供程序设计人员更方便的调用接口。下面的生产者/消费者问题说明了Linux线程的控制和通信：

#include <stdio.h> #include <pthread.h> #define BUFFER_SIZE 16 struct prodcons { 　int buffer[BUFFER_SIZE]; 　pthread_mutex_t lock; 　int readpos, writepos; 　pthread_cond_t notempty; 　pthread_cond_t notfull; }; /* 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; }

　　4.小结

　　本章主要给出了Linux平台下文件、进程控制与通信、线程控制与通信的编程实例。至此，一个完整的，涉及硬件原理、Bootloader、操作系统及文件系统移植、驱动程序开发及应用程序编写的嵌入式Linux系列讲解就全部结束了。

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