Linux--线程的控制

目录

0.前言

 1.pthread库

2.关于控制线程的接口

2.1.创建线程(pthread_create)

2.2.线程等待(pthread_join)

代码示例1:

​编辑

***一些问题***

2. 3.创建多线程  

3.线程的终止 (pthread_exit  / pthread_cancel)

总结:

4.线程分离 (pthread_detach)

新线程分离主线程

5.C++ 11中的多线程


0.前言

线程的创建,终止,等待,分离


 1.pthread库

        Linux中有线程吗?没有,只有轻量级进程--(就是线程)。因此Linux下的系统调用只会给用户提供创建轻量级进程的接口,这些接口需要被pthread库进行封装,按照线程的接口提供给用户,用户通过这些接口来创建,终止,等待,分离线程。所以我们称Linux的线程为用户级线程,windows的线程为内核级线程。

 


2.关于控制线程的接口

2.1.创建线程(pthread_create)

引入接口:pthread_create,用于创建一个新线程

参数说明

  • pthread_t *thread:这是一个指向 pthread_t 类型的指针,用于存储新创建的线程的标识符。通过这个标识符,你可以引用或操作这个线程。
  • const pthread_attr_t *attr:这是一个指向 pthread_attr_t 类型的指针,用于设置线程的属性,如堆栈大小、调度策略等。如果传递 NULL,则使用默认属性。
  • void *(*start_routine) (void *):这是新线程将要执行的函数的指针。该函数必须接受一个 void * 类型的参数并返回一个 void * 类型的值。这个函数的参数 arg 将被传递给新线程。(输入一个函数的地址)
  • void *arg:这是传递给 start_routine 函数的参数。

如果成功,pthread_create 返回 0;如果失败,则返回错误码。


2.2.线程等待(pthread_join)

引入接口:pthread_join

参数说明

  • pthread_t thread:这是要等待的线程的标识符(ID),该标识符是由 pthread_create 函数返回的。
  • void **retval:这是一个指向 void * 指针的指针,用于接收被等待线程的返回值。如果被等待的线程调用了 pthread_exit 并传递了一个返回值,或者简单地返回了一个值(对于从 void* 返回类型的线程函数),那么这个值就可以通过这个参数返回给等待的线程。如果对这个返回值不感兴趣,可以传递 NULL

如果成功,pthread_join 返回 0;如果失败,则返回错误码。


代码示例1:

线程的创建和等待:

#include <iostream>
#include <string>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *threadrun(void *args)
{int cnt =10;while(cnt){std::cout<<"new thread run ...,cnt: "<<cnt--<<std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)"thread 1");std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;n= pthread_join(tid,nullptr);if(n==0){std::cout<<"main thread wait success"<<std::endl;}return 0;
}

***一些问题***

问题1:mian和new线程谁先运行?不确定

问题2:我们期望谁最后退出?main thread,如何来保证呢?

join来保证,不join呢?会造成类似僵尸进程的问题

问题3:tid是什么样子的?

代码:以16进制的形式打印出来 

std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我们按照16进行打印出来std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;

这个线程id是一个虚拟地址,后面再谈


问题4:全面看待线程函数传参,它可以传任意类型,当然也可以传类对象的地址,这意味着我们可以给线程传递多个参数,多种方法了

class ThreadData
{
public:std::string name;int num;
};
void *threadrun(void *args)
{//静态强转 ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args);int cnt =10;while(cnt){std::cout << td->name << " run ..." <<"num is: "<<td->num<< ", cnt: " << cnt-- << std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{ThreadData *td=new ThreadData();td->name ="thread-1";td->num = 1;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)&td);
}

传类对象的时候最好是在堆上开辟,这样多个线程之间就不会互相干扰。


问题5:pthread_create第三个参数的返回值,该返回值是void*类型的,如果主线程想要获取线程的返回值,可以通过join函数获取(在线程没出错的情况下是能获取到的,如果某一个线程出错,主线程也是会跟着崩掉,因为线程出错误,是直接给整个进程发信号的,导致整个进程都挂掉了)

代码示例:返回一个类对象

#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>class ThreadData
{
public:int Excute(){return x + y;}
public:std::string name;int x;int y;// other
};class ThreadResult
{
public:std::string print(){return std::to_string(x) + "+" + std::to_string(y) + "=" + std::to_string(result);}
public:int x;int y;int result;
};
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}
void *threadRun(void *args)
{ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args); // (ThreadData*)argsThreadResult *result = new ThreadResult();int cnt = 10;while(cnt){sleep(3); std::cout << td->name << " run ..." << ", cnt: " << cnt-- << std::endl;result->result = td->Excute();result->x = td->x;result->y = td->y;break;//跑一次退出}delete td;return (void*)result;
}
int main()
{pthread_t tid;ThreadData *td=new ThreadData();td->name="thread-1";td->x=10;td->y=20;int n = pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, td);std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我们按照16进行打印出来std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;ThreadResult *result = nullptr; // 开辟了空间的!!!n = pthread_join(tid, (void**)&result); if(n == 0){std::cout << "main thread wait success, new thread exit code: " << result->print() << std::endl;}sleep(10);return 0;
}


2. 3.创建多线程  

下面是一段示例:

初步:创建线程id和线程name,保存所有线程的id信息,最后主线程回收每个线程

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}return args;
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}}
​

我们用vector储存线程id集


3.线程的终止 (pthread_exit  / pthread_cancel)

        对于新线程来说,线程终止,函数return;main函数结束,主线程结束,表示整个进程结束!

        关于exit:专门用来终止进程的,不能用来终止线程!任意一个线程调用exit都表示进程终止!如果你想让一个线程马上终止,这里就要用到第三个接口:pthread_exit

参数:

  • retval:这是一个指向任意数据的指针,该数据将被线程的终止状态所使用,并且可以被其他线程通过调用 pthread_join 来访问。

当然你还可以使用接口:pthread_cancel取消一个线程

参数:

  • thread:要发送取消请求的线程标识符(pthread_t 类型)。

代码示例:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}//return args;pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}sleep(100);
}

在主线程未退出的情况下,其它线程成功退出了。


线程取消,退出结果为-1; #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){pthread_cancel(tid); // 取消std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 线程被取消线程的退出结果是:-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit..." << std::endl;}sleep(100);
}


总结:

    新线程如何终止?

    1. 线程函数 return

    2. pthread_exit

    3. main thread call pthread_cancel, 新线程退出结果是-1


4.线程分离 (pthread_detach)

        线程分离的是将线程与创建它的进程(或主线程)的终止状态分离。当一个线程被分离后,它依然属于进程内部,但它不再需要被其他线程显式地等待(通过 pthread_join)来释放其资源。当分离的线程终止时,它的所有资源会自动被释放回系统,无需其他线程的干预。

参数

  • thread:要分离的线程的标识符(pthread_t 类型)。

返回值

  • 成功时返回 0。
  • 失败时返回错误号。

        一个线程被创建,默认是joinable,必须要被join的;如果一个线程被分离,线程的工作状态分离状态,不需要/不能被join的。

        这里我们还需要借助一个接口:pthread_self,一调用就是获取自己的线程id


新线程分离主线程

代码示例:一旦分离主线程就不能等待了,如果等待会发生什么?这里我们看一下分离且join后,join的返回值

        我们发现返回值为:22,这说明主线程以等待就直接出错了。所以主线程无需等待,主线程可以做自己的事情了。如果在线程分离的情况下,且主线程没有做等待,新线程出错了,整个进程也是直接挂掉的,因为它还是在进程内部。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{pthread_detach(pthread_self());std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 线程被取消线程的退出结果是:-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)int n = pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit...n :" <<n<< std::endl;}sleep(100);
}


5.C++ 11中的多线程

        C++11在Linux中使用多线程,编译时也是要链接pthread库,因为C++11中的多线程本质,就是对原生线程库接口的封装!!!

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void threadrun(std::string name, int num)
{while(num){std::cout << name << " num : " << num<< std::endl;num--;sleep(1);}
}int main()
{std::string name = "thread-1";std::thread mythread(threadrun, std::move(name), 10);while(true){std::cout << "main thhread..." << std::endl;sleep(1);}mythread.join();return 0;
}

 

 

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