关于 thread 线程和 POSIX 的应用

本文介绍了在项目开发过程中的thread问题以及高精度定时器POSIX的使用出现的问题

1. 高精度计时器 POSIX 的使用

一般的应用：

#include "MaxDataWorker.h"
#include "max30102.h"
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <signal.h>

using namespace std;
using namespace chrono;

int datacount = 0;

void timer_handler(int sig, siginfo_t *si, void *uc)
{
    MAX30102 *data = (MAX30102 *)si->si_value.sival_ptr;
    data->get_data();
    datacount++;
}

MaxDataWorker::MaxDataWorker(QObject *parent, MAX30102 *sensor)
    : QObject(parent), max30102(sensor)
{
}

MaxDataWorker::~MaxDataWorker()
{
}

void MaxDataWorker::doWork()
{
    struct sigevent sev;
    struct sigaction sa;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sa.sa_sigaction = timer_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sigaction(SIGRTMIN, &sa, NULL);

    sev.sigev_notify = SIGEV_SIGNAL;
    sev.sigev_signo = SIGRTMIN;
    sev.sigev_value.sival_ptr = max30102;

    timer_t timerid;
    if (timer_create(CLOCK_REALTIME, &sev, &timerid) == -1)
    {
        perror("timer_create");
    }

    struct itimerspec its;
    its.it_value.tv_sec = 0;
    its.it_value.tv_nsec = 12500000;
    its.it_interval.tv_sec = 0;
    its.it_interval.tv_nsec = 12500000;

    if (timer_settime(timerid, 0, &its, NULL) == -1)
    {
        perror("timer_settime");
    }

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
    timer_delete(timerid);
    cout << "datacount is :" << datacount << endl;
    emit finishRead();
}

需要注意的是：

• sa.sa_sigaction = timer_handler;：只能使用普通函数或静态成员函数。
• 如果需要访问类成员函数，需通过 sigev_value.sival_ptr 传递对象指针：

void timer_handler(int sig, siginfo_t *si, void *uc)
{
    MAX30102 *data = (MAX30102 *)si->si_value.sival_ptr;
    data->get_data();
    datacount++;
}

sev.sigev_value.sival_ptr = max30102;

POSIX 定时器本身就是一个线程。

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2. 关于线程 QThread 和 std::thread

可参考：
C++ 与 Qt 线程：C++ std::thread 与 Qt QThread 多线程混合编程

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3. QThread 与 POSIX 的使用

• QThread 与 POSIX 均可用信号机制，不会冲突。
• 使用 pthread 启动 POSIX 定时器时，可能引发信号干扰，影响其他 QThread 的信号处理。

解决方案：在 MaxPlot.cpp 全局使用 POSIX 定时器，它本身就是线程，可定时触发数据读取逻辑。

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4. 多线程竞争与原子操作问题

当定时器频繁触发同一方法，若前一次调用未完成，可能导致竞态问题。

可使用 std::atomic 原子操作避免冲突：

void MaxPlot::posix_timer_handler(union sigval sv)
{
    MAX30102 *data = static_cast<MAX30102 *>(sv.sival_ptr);

    bool expected = false;

    if (data->is_reading.compare_exchange_strong(expected, true))
    {
        data->get_data();
        data->datacount++;

        if (data->datacount >= 360)
        {
            std::cout << "data is up to full" << std::endl;
            data->datacount = 0;
            emit data->finishRead();
            data->Quit();
            cout << "Jump is:" << data->count_Jump << endl;
            data->count_Jump = 0;
        }

        data->is_reading = false;
    }
    else
    {
        std::cerr << "上一次读取未完成，跳过此次读取" << std::endl;
        data->count_Jump++;
        data->datacount++;
    }
}