【在Linux世界中追寻伟大的One Piece】多线程(一)-3 -> Linux线程控制

3.1 -> POSIX线程库

  • 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。
  • 要使用这些函数库,要通过引入头文<pthread.h>。
  • 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的"-lpthread"选项。

3.2 -> 创建线程

//功能:创建一个新的线程
//原型
int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr, void* (*start_routine)(void*), void* arg);

参数:

  • thread:返回线程ID。
  • attr:设置线程的属性,attr为NULL表示使用默认属性。
  • start_routine:是个函数地址,线程启动后要执行的函数。
  • arg:传给线程启动函数的参数。
  • 返回值:成功返回0;失败返回错误码。

错误检查:

  • 传统的一些函数是,成功返回0,失败返回-1,并且对全局变量errno赋值以指示错误。
  • pthreads函数出错时不会设置全局变量errno(而大部分其他POSIX函数会这样做)。而是将错误代码通过返回值返回。
  • pthreads同样也提供了线程内的errno变量,以支持其它使用errno的代码。对于pthreads函数的错误,建议通过返回值业判定,因为读取返回值要比读取线程内的errno变量的开销更小。
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

void* rout(void* arg) 
{
	int i;
	for (; ; ) 
	{
		printf("I'am thread 1\n");
		sleep(1);
	}
}

int main(void)
{
	pthread_t tid;
	int ret;
	if ((ret = pthread_create(&tid, NULL, rout, NULL)) != 0) 
	{
		fprintf(stderr, "pthread_create : %s\n", strerror(ret));
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	int i;
	for (; ; ) 
	{
		printf("I'am main thread\n");
		sleep(1);
	}
}

3.3 -> 线程ID及进程地址空间布局

  • pthread_ create函数会产生一个线程ID,存放在第一个参数指向的地址中。该线程ID和前面说的线程ID不是一回事。
  • 前面讲的线程ID属于进程调度的范畴。因为线程是轻量级进程,是操作系统调度器的最小单位,所以需要一个数值来唯一表示该线程。
  • pthread_ create函数第一个参数指向一个虚拟内存单元,该内存单元的地址即为新创建线程的线程ID,属于NPTL线程库的范畴。线程库的后续操作,就是根据该线程ID来操作线程的。
  • 线程库NPTL提供了pthread_ self函数,可以获得线程自身的ID:
pthread_t pthread_self(void);

pthread_t到底是什么类型呢?取决于实现。对于Linux目前实现的NPTL实现而言,pthread_t类型的线程ID,本质就是一个进程地址空间上的一个地址。

3.4 -> 线程终止

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程,可以有三种方法:

  1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
  2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。
  3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

pthread_exit函数

功能:线程终止

原型
void pthread_exit(void* value_ptr);

参数
value_ptr : value_ptr 不要指向一个局部变量。
返回值:无返回值,跟进程一样,线程结束的时候无法返回到它的调用者(自身)

需要注意,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

pthread_cancel函数

功能:取消一个执行中的线程

原型
int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数
thread : 线程 ID
返回值:成功返回 0;失败返回错误码

3.5 -> 线程等待

为什么需要线程等待?

  • 已经退出的线程,其空间没有被释放,仍然在进程的地址空间内。
  • 创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间。
功能:等待线程结束

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

参数
thread : 线程 ID
value_ptr : 它指向一个指针,后者指向线程的返回值
返回值:成功返回 0;失败返回错误码

调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的,总结如下:

  1. 如果thread线程通过return返回,value_ ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
  2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED。
  3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
  4. 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void* thread1(void* arg)
{
	printf("thread 1 returning ... \n");

	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
	*p = 1;

	return (void*)p;
}

void* thread2(void* arg)
{
	printf("thread 2 exiting ...\n");

	int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
	*p = 2;

	pthread_exit((void*)p);
}

void* thread3(void* arg)
{
	while (1) 
	{ //
		printf("thread 3 is running ...\n");
		sleep(1);
	}

	return NULL;
}

int main(void)
{
	pthread_t tid;
	void* ret;

	// thread 1 return
	pthread_create(&tid, NULL, thread1, NULL);
	pthread_join(tid, &ret);
	printf("thread return, thread id %X, return code:%d\n", tid,
		*(int*)ret);
	free(ret);

	// thread 2 exit
	pthread_create(&tid, NULL, thread2, NULL);
	pthread_join(tid, &ret);
	printf("thread return, thread id %X, return code:%d\n", tid,
		*(int*)ret);
	free(ret);

	// thread 3 cancel by other
	pthread_create(&tid, NULL, thread3, NULL);
	sleep(3);
	pthread_cancel(tid);
	pthread_join(tid, &ret);
	if (ret == PTHREAD_CANCELED)
		printf("thread return, thread id %X, return code:PTHREAD_CANCELED\n", tid);
	else
		printf("thread return, thread id %X, return code:NULL\n", tid);
}
运行结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
thread 1 returning ...
thread return, thread id 5AA79700, return code:1
thread 2 exiting ...
thread return, thread id 5AA79700, return code:2
thread 3 is running ...
thread 3 is running ...
thread 3 is running ...
thread return, thread id 5AA79700, return
code:PTHREAD_CANCELED

感谢各位大佬支持!!!

互三啦!!!

上一篇:《全面解析图像平滑处理:多种滤波方法及应用实例》-双边滤波


下一篇:【Azure 环境】从网络包中分析出TLS加密套件信息