Читаем Linux API. Исчерпывающее руководство полностью

Оба потока вывели значение errno, равное EPERM, потому что вызов strerror(), сделанный вторым потоком (в функции threadFunc), перезаписал буфер, который был записан посредством вызова strerror() внутри главного потока. Изучив вывод, можно увидеть, что локальная переменная str в обоих потоках указывает на один и тот же адрес.

Листинг 31.2. Вызов strerror() из двух разных потоков

threads/strerror_test.c

#include

#include  /* Получаем объявление функции strerror() */

#include

#include "tlpi_hdr.h"

static void *

threadFunc(void *arg)

{

char *str;

printf("Other thread about to call strerror()\n");

str = strerror(EPERM);

printf("Other thread: str (%p) = %s\n", str, str);

return NULL;

}

int

main(int argc, char *argv[])

{

pthread_t t;

int s;

char *str;

str = strerror(EINVAL);

printf("Main thread has called strerror()\n");

s = pthread_create(&t, NULL, threadFunc, NULL);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_create");

s = pthread_join(t, NULL);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_join");

printf("Main thread: str (%p) = %s\n", str, str);

exit(EXIT_SUCCESS);

}

threads/strerror_test.c

В листинге 31.3 показана улучшенная реализация strerror(), которая обеспечивает потоковую безопасность с помощью данных уровня потока.

Первым делом наша новая версия strerror() вызывает pthread_once() , чтобы первый вызов этой функции (сделанный из любого потока) выполнил вызов createKey() . Функция createKey() вызывает pthread_key_create(), чтобы выделить ключ для данных уровня потока, который будет храниться в глобальной переменной strerrorKey . Вызов pthread_key_create() также записывает адрес деструктора , с помощью которого мы освободим буфер уровня потока, относящийся к текущему ключу.

Затем функция strerror() вызывает pthread_getspecific() , чтобы получить адрес уникального буфера текущего потока, соотносящегося с ключом strerrorKey. Если pthread_getspecific() возвращает NULL, значит, данный поток вызывает strerror() впервые, поэтому функция выделяет новый буфер с помощью malloc() и сохраняет его адрес с помощью вызова pthread_setspecific() . Если pthread_getspecific() возвращает ненулевое значение, значит, указатель ссылается на существующий буфер, который был выделен в результате предыдущего вызова strerror().

Оставшийся код этой реализации strerror() похож на ранее показанную версию, с той лишь разницей, что buf теперь является адресом буфера с данными уровня потока, а не статической переменной.

Листинг 31.3. Потокобезопасная реализация strerror() с использованием данных уровня потока

threads/strerror_tsd.c

#define _GNU_SOURCE /* Получаем объявления '_sys_nerr'

и '_sys_errlist' из файла */

#include

#include  /* Получаем объявление strerror() */

#include

#include "tlpi_hdr.h"

static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

static pthread_key_t strerrorKey;

#define MAX_ERROR_LEN 256 /* Максимальная длина строки буфера уровня

потока, возвращаемого функцией strerror() */

static void /* Освобождаем буфер с данными уровня потока */

destructor(void *buf)

{

free(buf);

}

static void /* Функция для единовременного создания ключа */

createKey(void)

{

int s;

/* На уровне потока выделяем уникальный ключ для буфера

и сохраняем адрес деструктора этого буфера */

s = pthread_key_create(&strerrorKey, destructor);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_key_create");

}

char *

strerror(int err)

{

int s;

char *buf;

/* Выделяем ключ для данных уровня потока при первом вызове */

s = pthread_once(&once, createKey);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_once");

buf = pthread_getspecific(strerrorKey);

if (buf == NULL) { /* Если это первый вызов из данного потока,

выделяем буфер и сохраняем его адрес */

 buf = malloc(MAX_ERROR_LEN);

if (buf == NULL)

errExit("malloc");

 s = pthread_setspecific(strerrorKey, buf);

if (s!= 0)

errExitEN(s, "pthread_setspecific");

}

if (err < 0 || err >= _sys_nerr || _sys_errlist[err] == NULL) {

snprintf(buf, MAX_ERROR_LEN, "Unknown error %d", err);

} else {

strncpy(buf, _sys_errlist[err], MAX_ERROR_LEN — 1);

buf[MAX_ERROR_LEN — 1] = '\0'; /* Завершаем строку символом '\0' */

}

return buf;

}

threads/strerror_tsd.c

Если скомпилировать и скомпоновать нашу тестовую программу (см. листинг 31.2) с новой версией strerror() (листинг 31.3), чтобы получить исполняемый файл strerror_test_tsd, при его запуске можно будет увидеть следующий результат:

$ ./strerror_test_tsd

Main thread has called strerror()

Other thread about to call strerror()

Other thread: str (0x804b158) = Operation not permitted

Main thread: str (0x804b008) = Invalid argument

По этому выводу видно, что новая версия strerror() является потокобезопасной. Также можно заметить, что в двух потоках используются разные адреса, на которые указывают локальные переменные str.

31.3.5. Ограничения реализации данных уровня потока