Unix环境高级编程笔记：11、线程

1、线程概念

    线程包含了表示进程内执行环境必须的信息，其中包括进程中标识线程的线程ID、一组寄存器值、栈、调度优先级和策略、信号屏蔽字、errno变量以及线程私有数据。进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本、程序的全局内存和堆内存、栈以及文件描述符。

 

 

---

 

 

2、线程标识

    线程ID用pthread_t数据类型表示

    

必须使用函数对二个线程ID进行比较

       #include <pthread.h>

       int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

 

通过pthread_self获得自身线程ID

#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

 

 

---

 

 

3、创建线程

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

                          void *(*start_routine) (void *), void *arg);

当pthread_create成功返回时，由tidp指各的内存单元被设置为新创建线程的线程ID

attr参数用于定制各种不同的线程属性。

 

pthread 库不是 Linux 系统默认的库，连接时需要使用静态库 libpthread.a，所以在使用pthread_create()创建线程，以及调用 pthread_atfork()函数建立fork处理程序时，需要链接该库。

在编译中要加 -lpthread参数
gcc thread.c -o thread -lpthread

create_thread.c

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <pthread.h>

#include <stdlib.h>

 

pthread_t ntid;

 

void printids(const char *s) {

pid_t pid;

pthread_t tid;

pid = 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("new thread:");

return((void *)0);

}

 

int main(int argc, char **argv) {

int err;

err = pthread_create(&ntid,NULL,thr_fn,NULL);

if(err != 0) {

printf("pthread create error");

}

printids("main thread:");

sleep(1);

exit(0);

}

 

 

 

 

---

 

4、线程终止

    如果进程中的任一线程调用了exit、_Exit或者_exit，那么整个进程就会终止。

    如果信号的默认动作是终止进程，那么把信号发送到线程会终止整个进程。

 

    线程退出方式

    1）线程只是从启动例程中返回，返回值是线程的退出码

    2）线程可以被同一进程中的其他线程取消。

    3)线程调用pthread_exit

    

       #include <pthread.h>

       void pthread_exit(void *retval);

 

retval是一个无类型指针，与传给启动例程的单个参数类似。进程中的其他线程可以通过调用pthread_join访问到这个指针。

   #include <pthread.h>

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

调用线程将一直被阻塞，直到指定的线程调用pthread_exit，从启动例程中返回或者被取消。

 

获取已终止的线程的退出码

thread_exit_code.c

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <pthread.h>

#include <string.h>

 

void *thr_fn1(void *arg) {

printf("thread 1 returning\n");

return ((void*)1);

}

 

void *thr_fn2(void *arg) {

printf("thread 2 returning\n");

return ((void*)2);

}

 

int main(int argc, char **argv) {

int err;

pthread_t tid1,tid2;

void *tret;

 

err = pthread_create(&tid1,NULL,thr_fn1,NULL);

if(err != 0) {

printf("can`t create thread1 %s",strerror(err));

exit(0);

}

err = pthread_create(&tid2,NULL,thr_fn2,NULL);

if(err != 0) {

printf("can`t create thread1 %s",strerror(err));

exit(0);

}

 

 

err = pthread_join(tid1,&tret);

if(err != 0) {

printf("can`t join with thread 1 %s",strerror(err));

exit(0);

}

printf("thread 1 exit code %s\n",strerror(err));

 

 

err = pthread_join(tid2,&tret);

if(err != 0) {

printf("can`t join with thread 2 %s\n",strerror(err));

exit(0);

}

printf("thread 2 exit code %s\n",strerror(err));

exit(0);

}

 

 

 

 

线程可以通过调用pthread_cancel函数来请求取消同一进程中的其他线程。

       #include <pthread.h>

 

       int pthread_cancel(pthread_t thread);

 

 

 

---

 

5、线程同步

    互斥变量用pthread_mutex_t数据类型表示，在使用互斥变量以前，必须首先对它进行初始化。

    可以把它设置为常量PTHREAD_MUTEX_INITALIZER（只对静态分配的互斥量）

    通过调用pthread_mutex_init函数进行初始化。

    如果动态的分配互斥量(malloc)，那么释放内存前需要调用pthread_mutex_destroy

       #include <pthread.h>

 

       int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

              const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

       pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

 

 

对互斥量进行加锁，需要调用pthread_mutex_lock，如果互斥量已经上锁，调用线程将阻塞直到互斥量被解锁。对互斥量解锁，需要调用

pthread_mutex_unlock

       #include <pthread.h>

 

       int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

如果不希望被阻塞，它可以使用pthread_mutex_trylock尝试对互斥量进行加锁。

如果调用pthread_mutex_trylock时互斥量处于未锁住状态，那么将锁住互斥量，不会出现阻塞并返回0，否则失败