如何在不使用POSIX库<pthread.h> </pthread.h>的情况下在C中创建线程

Question

我想在不使用任何POSIX库的情况下在C中实现多线程。 任何帮助将不胜感激。

不：不要使用fork（）或vfork（）。

Answer 1

Linux中的线程本质上是一个与其父级共享内存和资源的进程。 Linux内核不区分进程和线程，换句话说，Linux中没有轻量级进程的概念，就像在其他一些操作系统中一样。 Linux中的线程实现为标准进程，因此可以使用clone()创建一个线程，通常由fork()以下列方式调用：

clone(SIGCHLD, 0);

这只会克隆信号处理程序，但是，使用适当的标志可以创建一个线程：

clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND, 0);

这与前一个调用相同，只是地址空间，文件系统资源，文件描述符和信号处理程序由两个进程共享。

另一种方法是使用user-level threads（也称为光纤），这些是在用户级实现的执行线程，这意味着操作系统不知道这些线程和调度或上下文切换< / em>必须在用户级别完成。大多数用户级调度程序都实现为协作调度程序，但也可以使用简单的round robin scheduling实现抢占式调度程序。

查看clone(2)手册页以获取详细信息，如果您想了解更多信息，我建议Linux Kernel Development第3版作者：Robert Love，（不以任何方式与作者有关​​），请查看内部链接你可以在线阅读其中一些内容。对于用户级线程，有一个由我编写的最小包，称为libutask，它实现了一个协作和一个抢占式调度程序，你可以根据需要检查源代码。

注1：据我所知，我没有提到UNIX，这是特定于Linux的实现。

注意2：使用clone创建自己的线程不是一个真实的解决方案，请阅读您可能需要处理的一些问题的注释，这只是一个问题的答案是可以创建线程而不使用pthreads，在这种情况下答案是肯定的。

Answer 2

您还可以从C标准库中查看新的<threads.h>标头。 （C11）

它有你需要的int thrd_create(thrd_t *thr, thrd_start_t func, void *arg);以及互斥函数和条件变量。

Answer 3

请参阅：

• setjmp，
• longjmp，
• sigaltstack，
• sigaltstack

对于类似UNIX的系统，

。

另见：

• getcontext and setcontext，
• 以及更一般地ucontext

用于BSD和现代UNIX。

这个page给出了许多使用这些原语的准系统实现的例子。

您可以使用原子指令来实现锁定原语（互斥锁，信号量）。

我还建议查看用户态线程库的实际实现以获得一些提示。请参阅this page，其中列出了Linux的实现。

最后，您可能希望获得有关coroutines和trampolines的一些信息，但后者并不是那么密切相关。

Answer 4

最重要的是，几乎任何操作系统都能在平均c上创建至少一个合作微内核。从根本上说，它只需要克隆堆栈帧（并相应地调整几个指针 - 尤其是从函数返回地址到其他线程的当前返回地址）。还有一些实用函数，比如“上下文切换”堆栈就可以堆积和返回。

如果允许带有回调的定时器中断，可以执行先发制人的微内核。

至少Dr Dobbs和IOCCC已经提出了这些方案的选择。