POSIX多线程——基本线程管理函数介绍

Posted 2020-07-30

POSIX基本的几个线程管理函数见下表：

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                     POSIX函数                                                         描述

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                    pthread_create                                   创建一个线程

                    pthread_self                                       找出自己的线程ID

                    pthread_equal                                    测试2个线程ID是否相等

                    pthread_detach                                  设置线程以释放资源

                    pthread_join                                        等待一个线程

                    pthread_cancel                                   终止另一个线程

                    pthread_exit                                        退出线程，而不退出进程

                    pthread_kill                                         向线程发送一个信号

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（1）线程ID、获取和比较

POSIX线程由一个pthread_t类型的ID来引用。线程可以通过调用pthread_self ()函数获得自己的线程ID，这里没有对pthread_self 定义错误。

 

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概要：

#include <pthread.h>                     

pthread_t   pthread_self (void);   

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由于pthread_t  可能是一个结构，所以不能由==来直接进行比较。这里可以使用函数pthread_equal()来比较线程ID是否相等,这里没有对pthread_equal定错误，如果两个线程ID相等，返回非0值，否则返回0.

 

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概要：

#include <pthread.h>                     

int   pthread_equal(pthread_t  t1, pthread_t  t2 );   

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（2）创建线程

可以使用pthread_create()创建一个线程。POSIX的pthread_create（）创建的线程是可以直接运行的，而不需要一个单独的启动操作。

 

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概要：

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
                   const pthread_attr_t *restrict attr,
                   void *(*start_routine)(void *), 
                   void *restrict arg);

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在上述函数中，thread指向新创建的线程ID；参数attr表示一个封装了线程各种属性的属性对象（比如栈大小、调度等信息，后面会专门介绍），如果attr为NULL，则使用默认属性进行创建；第三个参数start_routine是线程开始执行时调用的函数名字；第四个参数arg指针指向的数据是start_routine的参数。如果成功，函数返回0，否则返回非零错误码。

 

下面例子中的代码就是连续创建10个线程，线程中执行的代码仅为打印自己的线程ID，和所属进程ID：

 

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
 
void *print_thread(int *i)
{
 fprintf(stderr,"number:%d,pid:%d,tid:%lld.\n",*i,getpid(),(long long)pthread_self());
      return NULL;
}
 
int main(int argc, char* argv[ ] )
{
 pthread_t tids[10];
 int i;
 for(i=0;i<10;i++)
 {
  if(pthread_create(&tids[i],NULL,print_thread,&i)==-1)
  {
   fprintf(stderr,"\nERROR: fail to creat thread.");
   tids[i]= pthread_self();
  }
 }
 return 0;
}

 

执行结果：
[email protected]:~$ ./thr
number:0,pid:5579,tid:3085089680.
number:1,pid:5579,tid:3076696976.
number:2,pid:5579,tid:3068304272.
number:3,pid:5579,tid:3059911568.
number:4,pid:5579,tid:3051518864.
number:5,pid:5579,tid:3043126160.
number:6,pid:5579,tid:3034733456.
number:7,pid:5579,tid:3026340752.
number:8,pid:5579,tid:3017948048.
number:9,pid:5579,tid:3009555344.
[email protected]:~$

 

（3）线程的分离（detach）和连接(join)

一般情况下，线程在退出时，是不会释放它的资源的；

 

如果将线程分离，即创建线程以后调用pthread_detach(tid)或者线程自身调用pthread_detach(pthread_self())都可以，它设置线程的内部选项来说明，线程退出以后存储空间可以被重新收回，分离线程退出时不会报告他们的状态。

 

如果线程没有分离，那么它是可以接合（join）的，pthread_join和进程级别的函数wait_pid非常类似，该函数将调用线程挂起，直到第一个参数指定的目标线程终止为止。如果创建线程对子线程调用了pthread_join(), 子线程退出以后，资源在进程退出以后被回收。参数value_ptr为指向返回值的指针，这个返回值是目标线程return 或者传递给pthread_exit（）的。

 

为了防止内存泄漏，长时间运行的线程最终应该为每个线程调用pthread_join() 或者pthread_detach（）。

 

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概要：

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t th, void **value_ptr )
int pthread_detach(pthread_t thread )
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下面一个示例程序演示了pthread_detach和pthread_join之间的关系。

 

（1）子线程将自己detach了，这种情况下线程是不能被join的。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
void *print_thread(void *ptr)
{
 if(pthread_detach(pthread_self())==0)
 {
      fprintf(stderr,"tid:%lld,I have detached myself successfully.\n",(long long)pthread_self( ) );
 }
 else
 {
      fprintf(stderr,"\nERROR:detach failed.");
 }
      return NULL;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
 pthread_t tid;
 int *exitcode;
 if(pthread_create(&tid,NULL,print_thread,NULL)==-1)
 {
      fprintf(stderr,"\nERROR: fail to creat thread.");
 }
 fprintf(stderr,"my pid is %d.\n",getpid());
 if(pthread_join(tid,&exitcode)!=0)
 {
      fprintf(stderr,"ERROR: fail to join thread.\n");
 }
 else
 {
      fprintf(stderr,"parent end successfully.\n");
 }
 
 return 0;
}

 

[email protected]:~$ ./thr
tid:3084360592,I have detached myself successfully.
my pid is 5652.
ERROR: fail to join thread.
[email protected]:~$

 

（2）修改创建的线程只是做了普通的打印信息，join可以执行成功。

void *print_thread(void *ptr)
{

     fprintf(stderr,"My tid:%lld.\n",(long long)pthread_self());

}

[email protected]:~$ ./thr
My tid:3085216656.
my pid is 5702.
parent end successfully.
[email protected]:~$ 

（4）线程退出和取消

线程return一个指针value_ptr的相当于隐式地调用了pthread_exit(value_ptr)函数。如果进程的最后一个线程调用了pthread_exit，进程就会带着状态返回值0退出。

 

对于一个被join了的线程来说，其返回值vlaue_ptr是可用的。也就是说value_ptr一定是要指向线程结束以后还存在的数据------这个问题可以通过几种方式解决：比如创建线程给被创建的线程传递参数时，参数中传递一个指针，作为被创建线程的返回值，这样返回值是位于创建线程的栈上；另外在被创建线程malloc内存，将指针作为返回值使用也可以。

 

另外，线程可以通过取消机制迫使其他线程返回。线程通过执行pthread_cancel（）来请求取消另一个线程，该函数在发出取消请求以后就返回了，而不需要阻塞；而实际结果由目标线程的类型和取消状态决定（状态可以通过函数设置的）。

 

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概要：

#include <pthread.h>

int pthread_exit(void *value_ptr );

int pthread_cancel( pthread_t thread );

int pthread_setcancelstate (int state, int *oldstate);

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如果线程收到cancel的请求时，处于PTHREAD_CANCEL_ENABLE，它就接受取消请求；否则如果处于PTHREAD_CANCEL_DISABLE的状态，取消请求就会被保持在挂起状态。默认情况下，线程处于PTHREAD_CANCEL_ENABLE状态。

 

 

 

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