使用 void* 正确地将对象传递给 pthread_create()

Question

我一直遵循creating POSIX threads 上的说明，并密切关注他们的示例Pthread Creation and Termination。

根据他们的示例，他们将一个 long 整数值传递给 pthread_create()，这会导致类似于此的调用：

pthread_create(&thread, NULL, do_something, (long*)testVal);

我要运行的代码草图是：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

// Simple example class.
class Range {
    public:
        int start;
        int end;
        Range(int start_bound, int end_bound) {
            start = start_bound;
            end = end_bound;
        }
        void print() {
            cout << "\n(" << start << ", " << end << ')';
        }
};

void* do_something(void* testVal) {
    std::cout << "Value of thread: " << (long)testVal << '\n';
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t thread;
    Range range = Range(1, 2); // What I really want to pass
    long testVal = 42;         // Let's test

    pthread_create(&thread, NULL, do_something, (void*)testVal);
    pthread_exit(NULL);
}

这是在老师希望我们在 Linux 中使用 gcc 的作业的上下文中，所以我正在使用带有这些编译参数的 Linux 的 Windows 子系统：

gcc program.cpp -o program -lstdc++ -lpthread

运行上述程序会输出“线程值：42”。

我的 C++ 指针经验比我落后几年，但只是为了好玩，让我们将数据类型从 long 更改为 int。这会将语句更改为 int testVal = 42 和 std::cout << "Value of thread: " << (int)testVal << '\n';。但是，会发生这种情况：

错误：从“void*”转换为“int”会丢失精度 (int)testVal

警告：从不同大小的整数转换为指针 pthread_create(&thread, NULL, do_something, (void*)testVal);

使用整数数据类型不是我想要做的，但我将这种情况包括在内，因为我的猜测是问题从这里开始复合。

问题 如何将Range 对象传递给pthread_create()？我需要做类似的事情，

void* do_something(void* range) {
    (Range)range.print();
...

...但是遇到了一堆类型错误。研究有关传递此值的其他问题并没有带来太多的明确性。返回的主要问题是从类型“Range”到类型“void*”的无效转换。我对将 void 指针传递给一个值与将 void 指针传递给一个寻址类型之间的区别不够精通，以了解出了什么问题。测试指针引用、取消引用和强制转换的各种组合并没有帮助。

Answer 1

void* do_something(void* range) {
    (Range)range.print();
...

...但是遇到了一堆类型错误。

这是因为您的 Range 类不能从指向 void 的指针转换。

问题如何将 Range 对象传递给 pthread_create()？

通过使用间接。 pthread_create 接受 pointer 指向任何类型的对象。这就是void* 的意思；它可以指向任何类型的对象。传递一个对象的地址：

Range range = Range(1, 2);
Range* range_ptr = ⦥

pthread_create(&thread, nullptr, do_something, range_ptr);
// or shorter
pthread_create(&thread, nullptr, do_something, &range);

你可以将void*静态转换回原来的指针类型，然后你可以通过指针间接访问指向的对象：

void* do_something(void* void_ptr) {
    Range* range_ptr = static_cast<Range*>(void_ptr);
    range_ptr->print();

请注意，使用间接会给示例带来一个问题： 至少只要线程使用指向的对象，它就必须是活动的。这在您的示例情况下不起作用，因为该对象是main 中的自动变量，该示例在启动另一个线程后立即终止。一种解决方案是通过加入等待另一个线程结束：

// pthread_exit(NULL); <-- replace this 
pthread_join(thread, nullptr);

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示例质量不高。在将整数传递给线程时，它使用重新解释技巧来避免间接，但它不应该将 long 重新解释为 void* 并返回，因为不能保证它们的大小相同 - 并且不在 64位 Windows - 因此标准不保证其往返转换的有效性。该示例应该一直使用std::intptr_t。

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附：不要在 C++ 中使用NULL。

附言避免在 C++ 中使用 pthread。更喜欢std::thread。

Answer 2

在开始手头的任务之前，您需要解决几个基本问​​题，将Range 的实例传递给新线程。

pthread_exit(NULL);

您将在pthread_exit 的文档中找到pthread_exit() 如何终止调用线程的解释。值得注意的是，在您的程序中，无论如何都不能保证do_something 在pthread_exit 被调用之前实际执行。 pthread_create 给你的只是一个模糊的承诺，即创建一个新的执行线程，并且很快就会开始执行它的业务。无法保证它会在pthread_create 返回之前开始运行，您也无法保证新线程会在pthread_exit 终止之前运行。

所以，让我们假设您以某种方式将指向您的range 对象的指针传递给您的do_something。好吧，当 do_something 尝试做某事时，实际的 range 对象已经消失了，并且您有一个指向已销毁对象的指针，并且使用它成为未定义的行为。

在您的main 中，&range 通常会为您提供指向此对象的指针，您可以转换为void * 并将其传递给pthread_create；它do_something 您可以将其转换回Range * 并使用它。但在您修复这种未定义的行为之前，这是一个有争议的问题。

您可以考虑使用std::thread 而不是修复它，而不是使用 POSIX 线程，后者提供了更自然的、本机 C++ 执行线程实现，可以解决大部分问题（如果使用正确）。