linux多线程控制详述
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了linux多线程控制详述相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章目录
一、进程控制
1.1 POSIX线程库
这是由原生线程库提供的，遵守POSIX标准。这个标准就像前面学过的system V标准。
有以下特点：
1️⃣ 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。
2️⃣ 要使用这些函数库，要通过引入头文<pthread.h>。
3️⃣ 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的-lpthread选项。
1.2 创建线程pthread_create
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
Compile and link with -pthread.// 链接的时候必须加上-lpthread
RETURN VALUE
On success, pthread_create() returns 0;
on error, it returns an error number, and the contents of *thread are undefined.
参数说明：
thread：线程id
attr：线程属性，直接设为null
start_routine：函数指针
arg：这个参数会传递进start_routine的void*参数中。
这里在链接的时候要注意link到系统给的原生线程库-lpthread。
对于错误的检查：
像我们以前的函数基本都是设置进全局变量errno来指示错误，而pthreads函数出错时不会设置全局变量errno，因为全部变量会被多个线程共享。它会将错误代码通过返回值返回。
1.2.1 创建一批线程
#include <iostream>
#include <string>
#include <pthread.h>
#include <vector>
#include <unistd.h>
using std::cout;
using std::endl;
void* start_stream(void* str)
std::string name = static_cast<const char*>(str);
while(true)
cout << "i am new thread: " << name << endl;
sleep(1);
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
for(int i = 0; i < NUM; i++)
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, nullptr, start_stream, (void*)"new thread");
// 创建完毕
while(true)
cout << "-----------create success-----------" << endl;
sleep(1);
return 0;
现在我们给每个线程传递进去的时候加上一个编号：
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
pthread_t tid;
char buf[64];
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&tid, nullptr, start_stream, (void*)buf);
为什么会出现这个现象呢？
那么真正的写法应该是什么呢？
我们主要目的是让每个线程都不会共享buf。
class ThreadData
public:
pthread_t _tid;
char _buf[64];
;
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
while(true)
cout << "i am new thread: " << ptd->_buf << endl;
sleep(1);
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
ThreadData *ptd = new ThreadData();
snprintf(ptd->_buf, sizeof(ptd->_buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&ptd->_tid, nullptr, start_stream, (void*)ptd);
// 创建完毕
while(true)
cout << "-----------create success-----------" << endl;
sleep(1);
return 0;
这样每个线程所获得的buf都是不同的。
再加上一个计数器：
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 10;
while(cnt)
// cout << "i am new thread: " << ptd->_buf << " cnt: " << cnt << endl;
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
delete ptd;
return nullptr;
这里可以看到每个线程cnt的地址都不一样，所以每个线程都有不同的cnt，不会相互影响。
这就证明了每一个线程都有自己独立的栈结构。
这个调用方法函数就是一个可重入函数，每个线程都会形成独立的栈帧。
1.3 终止线程pthread_exit
首先要知道最基本的终止方法：
这里要注意exit不能用来终止线程，使用exit整个进程都会退出，所以exit是用来终止进程的。
POSIX线程库专门给了一个接口用来结束终止线程。
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
Compile and link with -pthread.
参数可以默认设置为nullptr。
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 10;
while(cnt)
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
delete ptd;
//return nullptr;
pthread_exit(nullptr);// 结束线程
可以看到把新建线程结束后，主线程还在继续运行。
当然也可以使用return来终止。
1.4 线程等待pthread_jion
跟进程一样线程也是要等待的，如果不等待，就会造成内存泄漏（类似僵尸进程）。
而等待主要是要做：
- 获取新线程的退出信息。
- 回收新线程对应的PCB等内核资源，防止内存泄漏。
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
Compile and link with -pthread.
RETURN VALUE
On success, pthread_join() returns 0;
on error, it returns an error number.
参数说明：
thread：要等待的线程。
retval：后面1.4.1线程的返回值详细说明。
class ThreadData
public:
pthread_t _tid;
char _buf[64];
;
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 10;
while(cnt)
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
delete ptd;
// return nullptr;
pthread_exit(nullptr);// 结束线程
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
std::vector<ThreadData*> tids;
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
ThreadData *ptd = new ThreadData();
snprintf(ptd->_buf, sizeof(ptd->_buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&ptd->_tid, nullptr, start_stream, (void*)ptd);
tids.push_back(ptd);
for(auto& e : tids)
printf("creat thread: %s : 0x%x success\\n", e->_buf, e->_tid);
return 0;
这是没有等待线程的代码
可以看到主线程运行完就直接结束了进程，所有新线程也全部结束。
进行线程等待的代码：
class ThreadData
public:
pthread_t _tid;
char _buf[64];
;
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 5;
while(cnt)
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
// return nullptr;
pthread_exit(nullptr);// 结束线程
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
std::vector<ThreadData*> tids;
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
ThreadData *ptd = new ThreadData();
snprintf(ptd->_buf, sizeof(ptd->_buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&ptd->_tid, nullptr, start_stream, (void*)ptd);
tids.push_back(ptd);
for(auto& e : tids)
printf("creat thread: %s : 0x%x success\\n", e->_buf, e->_tid);
// 线程等待
for(auto& e : tids)
int n = pthread_join(e->_tid, nullptr);
assert(n == 0);
delete e;
cout << "main thread quit" << endl;
return 0;
可以看到新线程也都执行到了结尾。
1.4.1 线程的返回值（退出码）
这里的返回值究竟是干什么的呢？
这样我们就可以在pthread_jion的时候来获取线程结束的返回值。
class ThreadData
public:
int _number;
pthread_t _tid;
char _buf[64];
;
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 5;
while(cnt)
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
// return nullptr;
pthread_exit((void*)ptd->_number);// 结束线程
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
std::vector<ThreadData*> tids;
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
ThreadData *ptd = new ThreadData();
ptd->_number = i;
snprintf(ptd->_buf, sizeof(ptd->_buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&ptd->_tid, nullptr, start_stream, (void*)ptd);
tids.push_back(ptd);
for(auto& e : tids)
printf("creat thread: %s : 0x%x success\\n", e->_buf, e->_tid);
// 线程等待
for(auto& e : tids)
void* ret = nullptr;
int n = pthread_join(e->_tid, &ret);
assert(n == 0);
printf("join success: %d\\n", (long long)(ret));
delete e;
cout << "main thread quit" << endl;
return 0;
可以看到拿到了返回值（退出码）。
那么这个ret是怎么拿到数据的呢？
线程结束时会把返回值写入pthread库暂时保存，这时候其实我们设置的ret变量类型和库中临时保存的类型相同，但是由于这是个函数调用，我们没办法直接赋值。
所以我们吧ret的地址传进去，函数内部自己帮我们实现（蓝色）
这里我们思考一个问题：线程退出的时候为什么没有跟进程退出那样有退出信号？
因为信号是发给进程的，整个进程都会被退出，要退出信号也没有意义了。
所以pthread_jion默认认为能够调用成功，不考虑异常问题，异常应该是进程考虑的问题。
1.5 取消线程pthread_cancel
想要取消线程的前提是线程得先跑起来。
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);
Compile and link with -pthread.
RETURN VALUE
On success, pthread_cancel() returns 0;
on error, it returns a nonzero error number.
我们可以取消一半的线程，观察这一半和剩余一半的区别：
class ThreadData
public:
int _number;
pthread_t _tid;
char _buf[64];
;
void* start_stream(void* args)
ThreadData *ptd = static_cast<ThreadData *>(args);
int cnt = 5;
while(cnt)
printf("i am new thread: %s cnt: %d &cnt: 0x%x\\n", ptd->_buf, cnt, &cnt);
cnt--;
sleep(1);
// return nullptr;
pthread_exit((void*)100);// 结束线程
#define NUM 10
int main()
// 创建一批线程
std::vector<ThreadData*> tids;
for(int i = 1; i <= NUM; i++)
ThreadData *ptd = new ThreadData();
ptd->_number = i;
snprintf(ptd->_buf, sizeof(ptd->_buf), "%s:%d", "thread", i);
pthread_create(&ptd->_tid, nullptr, start_stream, (void*)ptd);
tids.push_back(ptd);
for(auto& e : tids)
printf("creat thread: %s : 0x%x success\\n", e->_buf, e->_tid);
// 取消一半的线程
for(int i = 0; i < tids.size() / 2; i++)
pthread_cancel(tids[i]->_tid);
// 线程等待
for(auto& e : tids)
void* ret = nullptr;
int n = pthread_join(e->_tid, &ret);
assert以上是关于linux多线程控制详述的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
［C++多线程］1.3-多线程控制的另一种姿势-条件变量(condition_variable), 信号量(semaphore)
［C++多线程］1.3-多线程控制的另一种姿势-条件变量(condition_variable), 信号量(semaphore)