在 C 中使用 pthread 时如何避免代码膨胀？答案

【问题标题】：How to avoid code bloat when using pthreads in C?在 C 中使用 pthread 时如何避免代码膨胀？
【发布时间】：2015-02-04 20:37:44
【问题描述】：

在用 C 编写线程代码时，我首先必须创建一些 struct，其中包括所有参数和一个包装函数。这会导致大量代码膨胀并且不易阅读。见：

struct some_function_args {
  int arg1;
  int arg2;
  int arg3;
};

void some_function_wrapper(struct some_function_args* args) {
  some_function(args->arg1, args->arg2, args->arg3);
}

int main() {
  struct my_args;
  my_args.arg1 = 1;
  my_args.arg2 = 2;
  my_args.arg3 = 3;

  pthread_create(..., some_function_wrapper, &my_args);
  pthread_join(...);
}

是否有某种宏或库（可能使用varargs）自动为我创建所需的结构和包装函数，像这样？或者这在 C 中根本不可能？

int main() {
  MY_THREAD thread = IN_THREAD {
    some_function(1, 2, 3);
  }

  JOIN_THREAD(thread);
}

【问题讨论】：

请注意，some_function_wrapper 应采用 void* 并将其显式转换为 struct some_function_args*。否则它将被错误的原型调用，这是未定义的行为。
较新的 C 标准 (C99) 具有复合初始化器：struct my_args = {.arg1 = 1, .arg2 = 2, .arg3 = 3};

标签： c multithreading pthreads c-preprocessor

【解决方案1】：

编辑：我发布了一些代码。见threadify.h。

使用以下宏，您可以执行以下操作：

char a = 'A';
int  b = 23;
char[] c = "Example";


pthread_t thread;

// THREAD3 because it takes 3 arguments of variable type.
THREAD3(thread, a, b, c, {
  printf("test: %c %d %s\n", a, b, c);
});

JOIN(thread);

在 GCC 中是可能的，因为 GCC 有两个非标准扩展：

嵌套函数
typeof() 运算符

在这个庞大的宏中存在一些缺点：

您不能传递右值（因为无法创建指向它们的指针）

您需要根据参数的数量使用适当的THREAD0、THREAD1、...宏（不确定是否可以使用可变参数宏来解决此问题）。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

// Nested definition to work around preprocessor prescan
#define __CAT(arg1, arg2) arg1 ## arg2
#define CAT(arg1, arg2) __CAT(arg1, arg2)

// Use the current line number to create a unique name for objects
#define NAME(arg1) CAT(arg1, __LINE__)

// Creates a thread without any arguments
#define THREAD0(thread, code) \
void NAME(__pthread_wrapper)(void) {\
  do {code;} while(0); \
}; \
pthread_create(&thread, NULL, (void*)NAME(__pthread_wrapper), NULL);

// Creates a thread with one argument by creating a struct
// and passing all values via this struct.
#define THREAD1(thread, arg1, code) \
typedef struct { \
  typeof(arg1)* NAME(__pthread_arg1); \
} NAME(__pthread_struct); \
  void NAME(__pthread_wrapper)(NAME(__pthread_struct)* data) {\
  do {code;} while(0); \
}; \
NAME(__pthread_struct) NAME(__data); \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg1) = &arg1; \
pthread_create(&thread, NULL, (void*)NAME(__pthread_wrapper), &NAME(__data));

#define THREAD2(thread, arg1, arg2, code) \
typedef struct { \
  typeof(arg1)* NAME(__pthread_arg1); \
  typeof(arg2)* NAME(__pthread_arg2); \
} NAME(__pthread_struct); \
  void NAME(__pthread_wrapper)(NAME(__pthread_struct)* data) {\
  do {code;} while(0); \
}; \
NAME(__pthread_struct) NAME(__data); \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg1) = &arg1; \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg2) = &arg2; \
pthread_create(&thread, NULL, (void*)NAME(__pthread_wrapper), &NAME(__data));

#define THREAD3(thread, arg1, arg2, arg3, code) \
typedef struct { \
  typeof(arg1)* NAME(__pthread_arg1); \
  typeof(arg2)* NAME(__pthread_arg2); \
  typeof(arg3)* NAME(__pthread_arg3); \
} NAME(__pthread_struct); \
  void NAME(__pthread_wrapper)(NAME(__pthread_struct)* data) {\
  do {code;} while(0); \
}; \
NAME(__pthread_struct) NAME(__data); \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg1) = &arg1; \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg2) = &arg2; \
NAME(__data).NAME(__pthread_arg3) = &arg3; \
pthread_create(&thread, NULL, (void*)NAME(__pthread_wrapper), &NAME(__data));

/* THREAD4, THREAD5, ... */

#define JOIN(thread) pthread_join(thread, NULL);

【讨论】：

也许你可以像这样在一对括号中隔离参数：THREAD(thread, (a, b, c), {...})？我不是 PP 专家，但我见过在 Boost 中完成的一些疯狂的事情，这看起来很基本。
然后我仍然需要以某种方式遍历它们以创建结构。也许我可以使用以下技术构建一些#for VAR in (a,b,c) 循环：stackoverflow.com/a/10542793/773690
Boost PP 在这里可能会有很大用处。另外请查看my comment above 关于函数指针的信息。这种方式可能会奏效，但比抱歉更符合标准。

【解决方案2】：

'在用 C 编写线程代码时，我首先必须创建一些结构，其中包含所有参数和一个包装函数。这会导致大量代码膨胀并且不易阅读。当然。这就是你为制作你的应用程序所付出的代价，（假设它并不愚蠢），要么快 X 倍，要么更容易实现 X 倍，因为它更容易被描述为独立的功能。你想不劳而获？

【讨论】：