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（一）POSIX线程库

（二）创建线程

2.1 线程ID及进程地址空间布局

（三）线程终止

（四）分离线程

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（一）POSIX线程库

POSIX线程库（POSIX Threads Library），通常简称为Pthreads，是一个为POSIX操作系统（包括UNIX和类UNIX系统如Linux）提供线程支持的库。Pthreads定义了一组API，允许程序员创建、管理、同步和销毁线程。 

• 与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”打头的
• 要使用这些函数库，要通过引入头文<pthread.h>
• 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项

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（二）创建线程

【函数介绍】 

功能：创建一个新的线程原型
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void * (*start_routine)(void*), void *arg);参数thread:返回线程IDattr:设置线程的属性，attr为NULL表示使用默认属性start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数arg:传给线程启动函数的参数返回值：成功返回0；失败返回错误码

错误检查：

1. 对于Pthreads函数，如果调用失败，通常会返回一个非零的错误代码，你可以使用这个错误代码来查询具体是什么错误发生了。为了将错误代码映射到人类可读的错误消息，你可以使用strerror或pthread_strerror函数（如果可用）。

2. 另外，Pthreads库确实为每个线程提供了一个私有的errno变量，这允许线程安全地访问errno。然而，对于Pthreads函数本身来说，直接检查返回值通常是更好的做法，因为这样可以避免任何可能的线程间干扰，并且通常更加高效。

 【代码示例】 

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>using namespace std;int g_val = 0; void *threadRun1(void *args)
{while (true){sleep(1);cout << "t1 thread..." << getpid() << " &g_val: " << &g_val << " , g_val: " << g_val << endl;}
}void *threadRun2(void *args)
{while (true){sleep(1);cout << "t2 thread..." << getpid()  << " &g_val: " << &g_val << " , g_val: " << g_val++ << endl;}
}int main()
{pthread_t t1, t2;pthread_create(&t1, nullptr, threadRun1, nullptr);pthread_create(&t1, nullptr, threadRun2, nullptr);while (true){sleep(1);cout << "main thread..." << getpid()  << " &g_val: " << &g_val << " , g_val: " << g_val << endl;}
}

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2.1 线程ID及进程地址空间布局

1. pthread_ create函数会产生一个线程ID，存放在第一个参数指向的地址中。该线程ID和前面说的线程ID不是一回事。
2. 前面讲的线程ID属于进程调度的范畴。因为线程是轻量级进程，是操作系统调度器的最小单位，所以需要一个数值来唯一表示该线程。
3. pthread_ create函数第一个参数指向一个虚拟内存单元，该内存单元的地址即为新创建线程的线程ID，属于NPTL线程库的范畴。线程库的后续操作，就是根据该线程ID来操作线程的。
4. 线程库NPTL提供了pthread_ self函数，可以获得线程自身的ID：

【函数介绍】 

pthread_t pthread_self(void);

错误检查：

• 如果成功，pthread_self 返回调用线程的线程 ID。如果发生错误，这个函数没有定义错误码返回机制，因为它总是应该成功。

  【代码示例】 

#include <iostream>  
#include <pthread.h>  
#include <unistd.h>using namespace std;void* threadRun(void* arg) {  pthread_t id = pthread_self(); // 获取当前线程的 ID  cout << "the thread ID is :  " << id << endl;  sleep(1);  return nullptr;  
}  int main() {  pthread_t tid;  int ret;  // 创建线程  ret = pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, nullptr);  if (ret != 0) {  cerr << "Error: pthread_create() failed with error " << ret << endl;  return 1;  }  // 等待线程完成  pthread_join(tid, nullptr);  cout << "Main thread exiting." << endl;  return 0;  
}

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 pthread_t 到底是什么类型呢？取决于实现。对于Linux目前实现的NPTL实现而言，pthread_t类型的线程ID，本质就是一个进程地址空间上的一个地址。

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（三）线程终止

• 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。

#define NUM 10void *threadrun(void *args)
{char *name = (char*)args;while (true){cout << "new thread run, the new thread name is : " << name   << endl;sleep(3);break;}delete name;return  nullptr;
}int main()
{pthread_t tids[NUM];for(int i= 0; i< NUM; ++i){char *tname = new char[64];snprintf(tname,64,"thread-%d",i+1);pthread_create(tids+i,nullptr,threadrun,tname);}void *ret = nullptr;for(int i= 0; i< NUM; ++i){int n = pthread_join(tids[i],nullptr);if(n != 0) cerr << "pthread_join error" << endl;cout << "thread quit: " <<(uint64_t)ret << endl;}cout << "all thread quit..."<<endl; return 0;
}

• 2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。

【函数介绍】 

功能：线程终止
原型void pthread_exit(void *value_ptr);
参数value_ptr:value_ptr不要指向一个局部变量。返回值：无返回值，跟进程一样，线程结束的时候无法返回到它的调用者（自身）

• 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。

 【代码示例】 

#define NUM 10void *threadrun(void *args)
{char *name = (char*)args;while (true){cout << "new thread run, the new thread name is : " << name   << endl;sleep(3);break;}delete name;pthread_exit((void*)1); 
}int main()
{pthread_t tids[NUM];for(int i= 0; i< NUM; ++i){char *tname = new char[64];snprintf(tname,64,"thread-%d",i+1);pthread_create(tids+i,nullptr,threadrun,tname);}void *ret = nullptr;for(int i= 0; i< NUM; ++i){int n = pthread_join(tids[i],nullptr);if(n != 0) cerr << "pthread_join error" << endl;cout << "thread quit: " <<(uint64_t)ret << endl;}cout << "all thread quit..."<<endl; return 0;
}

• 3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

【函数介绍】 

功能：取消一个执行中的线程
原型int pthread_cancel(pthread_t thread);
参数thread:线程ID返回值：成功返回0；失败返回错误码

  【代码示例】 

void *threadRun(void* args)
{const char*name = static_cast<const char *>(args);int cnt = 5;while(cnt){cout << name << " is running: " << cnt-- << " obtain self id: " << pthread_self() << endl;sleep(1);}pthread_exit((void*)11); // PTHREAD_CANCELED; #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, (void*)"thread 1");sleep(3);pthread_cancel(tid);void *ret = nullptr;pthread_join(tid, &ret);cout << " new thread exit : " << (int64_t)ret << "quit thread: " << tid << endl;return 0;
}

【输出结果】（三秒后取消操作）

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其次就是在上述代码中，使用了线程等待函数，那为什么需要线程等待？  

• 已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内。
• 创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间。

 【函数介绍】

功能：等待线程结束原型int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);参数
thread:线程ID
value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值返回值：成功返回0；失败返回错误码

• 1. 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。
• 2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED。
• 3. 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。
• 4. 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数。

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（四）分离线程

• 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
• 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。

 【函数介绍】

int pthread_detach(pthread_t thread);

【代码示例】 

void* threadRun(void* args) {   sleep(2);  cout << "线程任务已完成\n";  return nullptr;  
}  int main() {  pthread_t tid;  int ret;  // 创建线程  ret = pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, nullptr);  if (ret) {  cerr << "Error: pthread_create() failed\n";  return 1;  }  // 分离线程  pthread_detach(tid);  // 主线程继续执行  cout << "主线程继续执行...\n";  // 主线程休眠一段时间以便观察分离线程的输出  sleep(3);  // 主线程结束，分离线程的资源会在其完成后由系统自动回收  return 0;  
}