Linux下的多线程

Posted 2020-09-30

（1）线程的创建：pthread_create()

（2）线程返回值：

     获取方式有两种：

     1、利用线程函数直接return一个void*指针。

     2、利用pthread_exit()方法，结束线程并传递一个void*指针返回。

     二者本质是相同的，在线程中，如果使用return传递返回值，实际上隐式调用了pthread_exit()方法。

（3）获取返回值：

     利用pthread_join()方法，根据句柄等待相应线程执行完成，并获取对应句柄的线程所传递回的返回值——一个指向某个变量的void指针。

（4）注意事项：

     返回的void*型指针不可以直接指向线程内的局部变量，必须是线程外的变量值，即为全局变量或类中的相关变量。否则，当线程返回时，其内部的局部变量析构，返回的指针便指向了非法内容，会导致程序崩溃，11信号core dump。

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pthread_join声明：

#include <pthread.h>

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

thread：等待退出线程的线程号。

value_ptr：退出线程的返回值。

例：

int main ()  {  pthread_t thread1_id;  pthread_t thread2_id;    struct char_print_parms thread1_args;  struct char_print_parms thread2_args;      thread1_args.character = ’x’;  thread1_args.count = 30000;  pthread_create (&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args);      thread2_args.character = ’o’;  thread2_args.count = 20000;  pthread_create (&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args);      pthread_join (thread1_id, NULL);  pthread_join (thread2_id, NULL);  return 0;    }

 

pthread_join的含义：使一个线程等待另一个线程结束。

pthread_join的作用：代码中如果没有使用pthread_join函数，主线程会很快结束导致整个进程结束，使创建的线程没有开始执行就结束了。加入pthread_join函数后，主线程会一直等待直到pthread指定的线程结束才结束，使创建的线程有机会执行。

注（所有线程都有一个线程号，也就是Thread ID。其类型为pthread_t。通过调用pthread_self()函数可以获得自身的线程号。）

创建线程：

通过创建线程，线程将会执行一个线程函数，该线程格式必须按照下面来声明：

void * Thread_Function(void *)

创建线程的函数如下：

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

 

下面说明一下各个参数的含义：

thread：所创建的线程号。

attr：所创建的线程属性，这个将在后面详细说明。

start_routine：即将运行的线程函数。

art：传递给线程函数的参数。

下面是一个简单的创建线程例子：

linux线程编译：

void* print_xs (void* unused)  {  while (1)    fputc (‘x’, stderr);  return NULL;  }    int main ()  {  pthread_t thread_id;    pthread_create (&thread_id, NULL, &print_xs, NULL);  while (1)    fputc (‘o’, stderr);  return 0;  }

在编译的时候需要注意，由于线程创建函数在libpthread.so库中，所以在编译命令中需要将该库导入。命令如下：

gcc –o createthread –lpthread createthread.c

如果想传递参数给线程函数，可以通过其参数arg，其类型是void *。如果你需要传递多个参数的话，可以考虑将这些参数组成一个结构体来传递。另外，由于类型是void *，所以你的参数不可以被提前释放掉。


线程属性：

在我们前面提到，可以通过pthread_join()函数来使主线程阻塞等待其他线程退出，这样主线程可以清理其他线程的环境。但是还有一些线程，更喜欢自己来清理退出的状态，他们也不愿意主线程调用pthread_join来等待他们。我们将这一类线程的属性称为detached。如果我们在调用pthread_create()函数的时候将属性设置为NULL，则表明我们希望所创建的线程采用默认的属性，也就是jionable。如果需要将属性设置为detached，则参考下面的例子：

#include ...    void * start_run(void * arg)  {  //do some work  }    int main()  {  pthread_t thread_id;  pthread_attr_t attr;  pthread_attr_init(&attr);  pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);  pthread_create(&thread_id,&attr,start_run,NULL);  pthread_attr_destroy(&attr);  sleep(5);  exit(0);  }

 在线程设置为joinable后，可以调用pthread_detach()使之成为detached。但是相反的操作则不可以。还有，如果线程已经调用pthread_join()后，则再调用pthread_detach()则不会有任何效果。

结束线程：

1.return结束；2.exit结束；调用pthread_exit()结束。此外，线程甲可以被线程乙被动结束。这个通过调用pthread_cancel()来达到目的。

int pthread_cancel(pthread_t thread);

函数调用成功返回0。

当然，线程也不是被动的被别人结束。它可以通过设置自身的属性来决定如何结束。

线程的被动结束分为两种，一种是异步终结，另外一种是同步终结。异步终结就是当其他线程调用pthread_cancel的时候，线程就立刻被结束。而同步终结则不会立刻终结，它会继续运行，直到到达下一个结束点（cancellation point）。当一个线程被按照默认的创建方式创建，那么它的属性是同步终结。

通过调用pthread_setcanceltype()来设置终结状态。

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

state：要设置的状态，可以为PTHREAD_CANCEL_DEFERRED或者为PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS。

那么前面提到的结束点又是如何设置了？最常用的创建终结点就是调用pthread_testcancel()的地方。该函数除了检查同步终结时的状态，其他什么也不做。

上面一个函数是用来设置终结状态的。还可以通过下面的函数来设置终结类型，即该线程可不可以被终结：

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

state：终结状态，可以为PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE。具体什么含义大家可以通过单词意思即可明白。

线程的本质：其实在Linux中，新建的线程并不是在原先的进程中，而是系统通过一个系统调用clone()。该系统copy了一个和原先进程完全一样的进程，并在这个进程中执行线程函数。不过这个copy过程和fork不一样。copy后的进程和原先的进程共享了所有的变量，运行环境。这样，原先进程中的变量变动在copy后的进程中便能体现出来。