pthreadについて（概要・生成）

pthreadの概要、プロセスとの違い、生成方法

2. スレッドの生成と終了（1/2）

　スレッドは、pthread_createにより起動し、生成された新スレッドは引数にある関数を実行します。呼び出された関数はスレッド上で動き、その関数が終了すればスレッドも終了します。

　以下からはpthread_createの引数である関数をスレッドと呼びます。スレッドの生成や終了にかかわる関数を見ていきます。

2.1 リファレンス

　主にスレッドの生成にかかわる関数は下記の通りです。より詳細についてはmanコマンド、もしくはココを参照してください。

• int pthread_create( pthread_t * id, pthread_attr_t * attr, void * (*routine)(void *), void * arg);
• int pthread_join( pthread_t id, void ** thread_return );
• int pthread_detach( pthread_t id );
• void pthread_exit(void *retval );
• pthread_t pthread_self( );

　pthread_create：新しいスレッドを生成します。

　pthread_t * id：スレッド識別子です。主にlongで実装されている事が多いです。スレッドの起動が成功するとpthread_createが値を設定します。以降、スレッドに対してアクセスする際に必要になります。スレッド内で自分自身のスレッド識別子を参照したい場合、pthread_self 関数によって取得可能です。

　pthread_attr_t * attr：スレッド属性用構造体です。スレッドを生成する時にだけ参照されます。 利用しない場合はNULLを設定する事でデフォルトの設定と同じになります（デフォルト設定：thread joinable, scheduling off, stack size default（私の環境では10M））。 pthread_attr_*関数により操作します。詳細については別章で説明します。

　start_routine：スレッドが起動する関数で、引数はstart_routineの後ろにあるvoid * argです。戻り値は親プロセスがpthread_joinの第2引数がNULLではない場合、そこに設定されます。

　pthread_join：スレッドの終了を待ちます。

　pthread_exitを呼び出して終了するか、取り消しされて終了するのを待ちます。

　thread_return：監視対象スレッドの戻り値の格納領域、NULLを設定する事で戻り値を精査しないことも可能。

　pthread_detach：スレッドをデタッチ状態へ移行させます。これによって親プロセスはpthread_joinで監視しなくてもよくなり、逆に監視するとエラーになります。

　pthread_exit：スレッドの終了、結果を返却します。通常は呼び出し先で使う事でスレッドを終了させます。retval にNULLではない値を入れると、その値はpthread_joinで参照できます。また、呼び出し元で使う事で、呼び出した全スレッドが終了するまで待つ事ができます。しかしプロセス自体はdefanct（つまりゾンビプロセス）扱いになります。なお、pthread_exit(retval) は、 return retval;と書く事もできます。

2.2 エラー対処

　従来のC/C++にて提供されている関数でエラーが発生すると、一般的には関数は戻り値として-1を返し、エラー種別として外部変数であるerrnoに値を設定します。しかしスレッドの場合は戻り値がエラー種別になります。正常値の時は0が帰ってきます。

　エラー情報を文字列で表示する strerror(3) には、errno ではなく戻り値をセットします。

2.3 サンプル

　以上の関数を使ったサンプルが下記です。

thread_sample.c

/* gcc thread_sample.c -o thread_sample -W -Wall -lpthread */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>

void * thread_function( void * arg );

int main( int argc, char ** argv ) {

    ( void )argc;
    pthread_t pt;
    char *    rtn_p = 0;
    char      buf[256];

    strcpy( buf, argv[0] );
    fprintf( stdout, "buf  :[%s]\n", buf );
    pthread_create( &pt, NULL, &thread_function, ( void * )buf );
    pthread_join( pt, ( void ** )&rtn_p );
/*  pthread_detach( pt ); */
    fprintf( stdout, "rtn_p:[%s]\n", rtn_p );
    return 0;
}

void * thread_function( void * arg ) {
    char * buf = malloc( strlen(( char * )arg ) + 1 );
    strcpy( buf, ( char * )arg );
    size_t i;
    for( i = 0; i < strlen( buf ); i ++ ) {
        buf[i] = toupper( buf[i] );
    }
    pthread_exit( buf );
}