Linux编程基础 ：线程操作1

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文章目录

• 一、了解线程
• 二、线程操作
• • 1.创建线程
  • 2.线程退出
  • 3.线程中止
  • 4 线程挂起
  • 5 线程分离
• 总结

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、了解线程

基本概念：
线程是一条执行路径，是程序执行时的最小单位，它是进程的一个执行流，是CPU调度和分派的基本单位，一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。

进程和线程的联系：

• 当一个进程创建一个线程时，原有的进程就会变成线程，两个线程共用一段地址空间；
• 对内核而言，线程和进程没有区别，CPU会为每个线程与进程分配时间片，通过进程控制块来调度不同的线程和进程。
• 一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。

进程和线程的区别：

• 进程拥有独立的地址空间，当使用fork函数创建新进程时，若其中一个进程要对fork之前的数据进行修改，进程会根据“写时复制”原则，先复制一份该数据到子进程的地址空间，再修改数据。即便是全局变量，在进程间也不是共享的。
• 线程间共享地址空间，一个线程对全局取的数据进行了修改，其它线程访问到的也是修改后的数据。

二、线程操作

1.创建线程

#include 
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, 
					void *(*start_routine)(void *), void *arg);

**功能：**创建线程；线程调用pthread_create函数创建新线程后，当前线程会从pthread_create函数返回并继续向下执行，新线程执行函数指针start_routine所指的函数。

参数说明：

• thread：一个传入传出参数，待创建线程的id指针；
• attr：设置待创建线程的属性，通常传入NULL；
• start_routine：一个函数指针，指向一个参数为void *，返回值也为void *的函数，该函数为待创建线程的执行函数；
• arg：传给线程执行函数的参数。

返回值说明：
成功：返回0；
不成功：返回errno。

特别说明：

• 进程id的类型pid_t是一个正整数，在整个系统都是唯一的；
• 线程id的类型pthread_t并非是一个正整数，只在当前进程中保证唯一；
• 当前进程调用pthread_create后获得的thread为新线程id；
• 线程id不能简单地使用printf函数打印，而应使用pthread_self函数来获取。

案例：使用pthread_create函数创建线程，并使原线程与新线程分别打印自己的线程id。

#include 
#include 
#include 
#include 
void *tfn(void *arg) {
   printf("tfn--pid=%d,tid=%lu\n", getpid(), pthread_self());
   return (void*)0;
}//of tfn
int main() {
   pthread_t tempTid;
   printf("main--pid=%d, tid=%lu\n", getpid(), pthread_self());
   int tempRet = pthread_create(&tempTid, NULL, tfn, NULL);
   if (tempRet != 0){
   	fprintf(stderr, "pthread_create error:%s\n", strerror(tempRet));
   	exit(1);
   }//of if
   sleep(1);
   return 0;
}//of main

因为pthread库不是Linux系统默认的库，需要在编译的时候添加选项-lpthread：
gcc pthread_cre.c -o pthread_cre -lpthread

2.线程退出

#include 
void pthread_exit(void *retval);

为什么要用pthread_exit：
return：用于退出函数，使函数返回函数调用处；
exit：用于退出进程，若在线程中调用该函数，那么该线程所处的进程也会退出。
功能：退出线程。

参数说明：
retval：表示线程的退出状态，通常设置为NULL。

【案例 3】 一个进程中创建4个新线程，分别用pthread_exit, return, exit使其中一个线程退出，观察其它线程的执行状况。

#include 
#include 
#include 
#include 
void *tfn(void *paraArg) {
	long int i;
	i = (long int)paraArg;					//强转
	if (i == 2) {
		pthread_exit(NULL);					//return, exit(0)
	}//of if
	sleep(i);	 						//通过i来区别每个线程
	printf("I'm %dth thread, Thread_ID = %lu\n", i + 1, pthread_self());
	return NULL;
}//of tfn
int main(int paraArgc, char *paraArgv[]) {
	long int tempNum = 5, i;
	pthread_t tempTid;
	if (paraArgc == 2) {
		tempNum = atoi(paraArgv[1]);
	}//of if
	for (i = 0; i < tempNum; i++) {
		//将i转换为指针，在tfn中再强转回整型
		pthread_create(&tempTid, NULL, tfn, (void *)i);
	}//of for i
	sleep(tempNum);
	printf("I am main, I'm a thread!\n"
		"main_thread_ID = %lu\n", pthread_self());
	return 0;
}//of main

3.线程中止

#include 

int pthread_cancel(pthread_t thread);

功能：

• 向指定线程发送CANCEL信号，使一个线程强行杀死另外一个线程，类似于终止进程函数kill；
• 与进程不同的是，调用该函数杀死线程时，需要等待线程到达某个取消点，线程才会成功被终止；
• 取消点通常伴随阻塞出现，用户也可以在程序中通过调用pthread_testcancel函数创造取消点；
• pthread_exit使线程主动退出，pthread_cancel通过信号使线程被动退出；

注意：
由于线程机制出现之前信号机制已经出现，信号机制在创建时并未考虑线程，线程与信号机制的兼容性略有不足，因此多线程编程时尽量避免使用信号，以免出现难以调试的错误。

参数说明：
thread：线程id。

返回值说明：
成功：0；
不成功：返回errno。

4 线程挂起

线程与进程不同，若作为程序入口的原线程退出，系统内部会调用exit函数，导致同一进程中的所有线程都退出。

#include 
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

功能：

• 挂起线程，等待指定线程thread结束；
• 类似于wait，waitpid将进程挂起，以等待某个子进程结束；
• 该函数中指定的线程必须与调用该函数的线程处于同一个进程中，且多个线程不能同时挂起等待同一个进程，否则pthread_join将会返回错误。

参数说明：

• thread：表示被等待的线程id；
• retval：用于接收thread线程执行函数的返回值指针，该指针的值与thread线程的终止方式有关：
  – 通过return返回：retval存放的是thread线程函数的返回值；
  – 其它线程通过系统调用pthread_cancel异常终止，retval存放的是常量PTHREAD_CANCELED；
  – 自调用pthread_exit终止，retval存放的是pthread_exit的参数ret_val；
  – 若不关心它的终止状态，retval设置为NULL。

返回值说明：
成功：0；
不成功：返回errno。

案例： 使用pthread_exit退出线程，为线程设置退出状态并将线程的退出状态输出。

#include 
#include 
#include 
#include 

typedef struct {
	int a;
	int b;
} exit_t;
void *tfn(void *paraArg){
	exit_t *tempRet;
	tempRet = malloc(sizeof(exit_t));
	tempRet->a = 100;
	tempRet->b = 300;
	pthread_exit((void *)tempRet);	//线程终止
	return NULL;					//线程返回
}//of tfn

int main(void){
	pthread_t tempTid;
	exit_t *tempRetval;
	pthread_creat(&tempTid, NULL, tfn, NULL);
	//调用pthread_join可以获取线程的退出状态
	pthread_join(tempTid, (void **)&tempRetval);
	printf("a = %d, b = %d\n", tempRetval->a, tempRetval->b);
	return 0;
}//of main

5 线程分离

• 在线程终止后，其它线程调用pthread_join函数获取该线程的终止状态前，该线程会一直保持终止状态，这种状态类似进程中的僵尸态;
• 为避免处于终止状态的线程占用内存，线程机制中提供了pthread_detach函数，可在线程被创建后设置线程分离，被分离的线程在执行结束后将会自动释放，不再等待其它线程回收。

#include 
int pthread_detach(pthread_t thread);

功能：
将线程从主控线程分离，这样当线程结束后，它的退出状态不需要由其它线程来获取，而是由该线程自身自动释放；
pthread_join不能终止已处于detach状态的线程，若对于分离态的线程调用pthread_join，函数会调用失败并返回EINVAL。
参数说明：
thread：待分离的线程id。
返回值说明：
成功：0；
不成功：返回errno。

总结

线程操作结合进程操作相比较学习共同记忆