LinuxC高级编程——线程

宗旨：技术的学习是有限的，分享的精神是无限的。

一、线程基础

        main函数和信号处理函数是同一个进程地址空间中的多个控制流程，多线程也是如 此，但是比信号处理函数更加灵活，信号处理函数的控制流程只是在信号递达时产生，在处理完信 号之后就结束，而多线程的控制流程可以长期并存，操作系统会在各线程之间调度和切换，就像在 多个进程之间调度和切换一样。由于同一进程的多个线程共享同一地址空间，因此Text Segment、 Data Segment都是共享的，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一 个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，各线程还共享以下进程资源和环境：

【文件描述符表 每种信号的处理方式（ SIG_IGN、 SIG_DFL或者自定义的信号处理函数） 当前工作目录 用户id和组id 但有些资源是每个线程各有一份的： 线程id 上下文，包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针 栈空间errno变量 信号屏蔽字 调度优先级】

        在Linux上线 程函数位于libpthread共享库中，因此在编译时要加上-lpthread选项。

 

二、线程控制

1、pthread_create

——创建线程

（1）函数原型

#include <pthread.h>
typedef unsigned long int pthread_t;
int pthread_create(pthread_t *restrict thread, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);

（2）函数参数

       thread：存储线程ID（指向线程ID的指针）

       restrict：设置线程属性，一般情况下为NULL

       start_routine：线程运行的代码起始地址

       arg：运行函数的参数地址

（3）返回值

       返回值：成功返回0，失败返回错误号。之前学过的系统函数都是成功返回0，失败返回-1，而错误号保存在全局变量errno中，而pthread库的函数都是通过返回值返回错误号，虽然每个线程也都有一个errno，但这是为了兼容其它函数接口而提供的， pthread库本身并不使用它，通过返回值返回错误码更加清晰。

        在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后，当前线程从pthread_create()返回继续往下执 行，而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决 定。start_routine函数接收一个参数，是通过pthread_create的arg参数传递给它的，该参数的类 型为void *，这个指针按什么类型解释由调用者自己定义。 start_routine的返回值类型也是void*，这个指针的含义同样由调用者自己定义。 start_routine返回时，这个线程就退出了，其它线程可以调用pthread_join得到start_routine的返回值，类似于父进程调用wait(2)得到子进程的退出状态。

        pthread_create成功返回后，新创建的线程的id被填写到thread参数所指向的内存单元。我们知道 进程id的类型是pid_t，每个进程的id在整个系统中是唯一的，调用getpid(2)可以获得当前进程 的id，是一个正整数值。线程id的类型是thread_t，它只在当前进程中保证是唯一的，在不同的系 统中thread_t这个类型有不同的实现，它可能是一个整数值，也可能是一个结构体，也可能是一个 地址，所以不能简单地当成整数用printf打印，调用pthread_self(3)

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>pthread_t ntid;void printids(const char *s)
{pid_t pid;pthread_t tid;656pid = getpid();tid = pthread_self();printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", s, (unsigned int)pid,(unsigned int)tid, (unsigned int)tid);
}
void *thr_fn(void *arg)
{printids(arg);return NULL;
}
int main(void)
{int err;err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, "new thread: ");if (err != 0){fprintf(stderr, "can't create thread: %s\n",strerror(err));exit(1);}printids("main thread:");sleep(1);return 0;
}<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);"> </span>

2、终止线程

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：

（1）从线程函数return。这种方法对主线程不适用，从main函数return相当于调用exit。

（2）一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。

（3） 线程可以调用pthread_exit终止自己。

（1）函数原型

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *value_ptr);

（2）函数参数

       value_ptr：线程退出状态，其它线程可以调用pthread_join获得这个 指针。

（3）返回值——无

        需要注意，pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的，不能在线程函数的栈上分配，因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

 

3、pthread_join

——调用该函数的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止

（1）函数原型

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

（2）函数参数

       thread：线程ID

       value_ptr：

       value_ptr：线程退出状态

（3）返回值

        成功返回0，失败返回错误号

        通过pthread_join得到的终止状态是不同的，总结如下： 如果thread线程通过return返回， value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。 如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉，value_ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的， value_ptr所指向的单元存放的是传 给pthread_exit的参数。 如果对thread线程的终止状态不感兴趣，可以传NULL给value_ptr参数。 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *thr_fn1(void *arg)
{printf("thread 1 returning\n");return (void *)1;
}void *thr_fn2(void *arg)
{printf("thread 2 exiting\n");pthread_exit((void *)2);
}void *thr_fn3(void *arg)
{while(1){printf("thread 3 writing\n");658sleep(1);}
}int main(void)
{pthread_t tid;void *tret;pthread_create(&tid, NULL, thr_fn1, NULL);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);pthread_create(&tid, NULL, thr_fn2, NULL);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);pthread_create(&tid, NULL, thr_fn3, NULL);sleep(3);pthread_cancel(tid);pthread_join(tid, &tret);printf("thread 3 exit code %d\n", (int)tret);return 0;
}

4、pthread_detach

        ——线程也可以被置为detach状态，这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源，而不保留终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join，这样的调用将返回EINVAL。 对一个尚未detach的线程调用pthread_join或pthread_detach都可以把该线程置为detach状态，也就是说，不能对同一线程调用两次pthread_join，或者如果已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。

（1）函数原型

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t tid);

（2）函数参数

       tid：线程id

（3）返回值

       成功返回0，失败返回错误号