HackRF 频谱仪之 Pthread 用法简介（一）

HackRF 频谱仪 - Pthread 的使用

制作一个基于 HackRF 的频谱仪之前，先储备一些关于 Pthread 和 SDL 的基本知识，这些应该都会用于频谱仪的 Demo 中。

Pthread

一开始，我以为可以直接在 hackrf 的 callback 中直接调用 SDL 进行绘图（关于 SDL 的内容在下一篇博文中介绍），但是很快发现这个方式有一个缺陷，即由于 SDL 绘图与 callback 之间存在时间差，因此两个操作很难同步，会导致 SDL 绘图出现卡顿。因此后来考虑通过线程的方式进行控制。下面以自己的理解，通过简单的 C demo 来说明在我们的 Hackrf 频谱仪中会用到的线程操作：

构建一个多线程的 demo

要使用线程，首先需要定一个线程标识(pthread identifier), 接下来我们定义两个线程标识分别是 producer 和 consumer 线程：

static pthread_t produceer_pthread;
static pthread_t consumer_pthread;

接下来，我们创建两个线程中的操作，在 producer 线程中，我们每隔 1s 中进行 20次 连续的对一个变量 a 的 +1 操作，并且打印出来；在 consumer 线程中，我们每隔 1s 对同一个变量 a 进行 -1 操作，并打印出来：

void* Producer_Pthread(){
    while(keep_running){
        for(int i=0;i<20;i++){
            a++;
            printf("In Producer Thread, a is: %i\n",a);
        }
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

void* Consumer_Pthread(){
    while(keep_running){
        a--;
        printf("In Consumer Thread, a is: %i\n",a);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

之后，我们在 main 函数中将两个线程启动, pthread_create 函数第一个参数是我们之前定义的线程标识的地址，第三个参数则是我们的线程函数，第二和第四个参数暂时没有用到。

pthread_create(&produceer_pthread,NULL,Producer_Pthread,NULL);
pthread_create(&consumer_pthread,NULL,Consumer_Pthread,NULL);

最后，我们通过一个简单的 SDL 事件方式（关于 SDL 的内容在下一篇博文中介绍）让主函数保持循环，直到我们关闭 SDL Window

SDL_Init(SDL_INIT_EVERYTHING);
SDL_Window *window = SDL_CreateWindow("Test",SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,400,400,SDL_WINDOW_SHOWN);
SDL_Event event;
while(keep_running){
	while(SDL_PollEvent(&event)){
		if(event.type == SDL_QUIT){
			keep_running = 0;
        }
    }
}

这样我们来看一下两个进程的输出: 可以看到，由于两个线程都会去修改到变量 a，因此输出中会看见 consumer 线程穿插在了 producer 的线程中，因此 producer 的 20次 连续输出被打断了。

为了避免这种问题的出现，我们在通过线程锁(pthread_mutex) 来解决。

构建一个带线程锁的多线程的 demo

为了使用 pthread_mutex，我们首先创建一个 pthread_mutex 变量，并对其做初始化

static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

接下来我们只需要在两个线程中对变量 a 做操作的地方加锁 (pthread_mutex_lock) 就可以了，同时在操作完成后解锁 (pthread_mutex_unlock) 就可以释放给另一线程使用了，修改后的两个线程函数为：

producer 函数：

void* Producer_Pthread(){
    while(keep_running){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        for(int i=0;i<20;i++){
            a = a+1;
            printf("In Producer Thread, a is: %i\n",a);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

consumer 函数：

void* Consumer_Pthread(){
    while(keep_running){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        a=a-1;
        printf("In Consumer Thread, a is: %i\n",a);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

我们再看一下输出，可以看到现在完全没有 consumer 线程穿插在 producer 的线程中的情况了，都是在 producer 20次对 a++ 的操作后，才会有 consumer 对 a–。特别要注意的是，printf 其实也是对变量 a 的操作，所以我们的加锁和解锁操作需要包含到 printf 这里。

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