我们知道，进程在各自独立的地址空间中运行，进程之间共享数据需要用mmap或者进程间通信机制，有些情况需要在一个进程中同时执行多个控制流程，

这时候线程就派上了用场，比如实现一个图形界面的下载软件，一方面需要和用户交互，等待和处理用户的鼠标键盘事件，另一方面又需要同时下载多个

文件，等待和处理从多个网络主机发来的数据，这些任务都需要一个“等待-处理”的循环，可以用多线程实现，一个线程专门负责与用户交互，另外几个线

程每个线程负责和一个网络主机通信。信号处理函数是同一个进程地址空间中的多个控制流程，多线程也是如此，但是比信号处理函数更加灵活，信号处

理函数的控制流程只是在信号递达时产生，在处理完信号之后就结束，而多线程的控制流程可以长期并存，操作系统会在各线程之间调度和切换，就像在

多个进程之间调度和切换一样。由于同一进程的多个线程共享同一地址空间，因此Text Segment、Data Segment都是共享的，如果定义一个函数，在

各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，各线程还共享以下进程资源和环境：

• 文件描述符表
• 每种信号的处理方式（SIG_IGN、SIG_DFL或者自定义的信号处理函数）
• 当前工作目录
• 用户id和组id

但有些资源是每个线程各有一份的：

• 线程id
• 上下文，包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针
• 栈空间
• errno变量
• 信号屏蔽字
• 调度优先级

1.创建线程

include <pthread.h>

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

返回值：成功返回0，失败返回错误号。以前学过的系统函数都是成功返回0，失败返回-1，而错误号保存在全局变量errno中，而pthread库的函数都是

通过返回值返回错误号，虽然每个线程也都有一个errno，但这是为了兼容其它函数接口而提供的，pthread库本身并不使用它，通过返回值返回错误码更

加清晰。在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后，当前线程从pthread_create()返回继续往下执行，而新的线程所执行的代码由我们传给

pthread_create的函数指针start_routine决定。

2.终止线程

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：

• 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。
• 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
• 线程可以调用pthread_exit终止自己。

pthread_cancel

   Cancellation是一种一个线程可以结束另一个线程执行的机制。更确切的说，一个线程可以发生Cancellation请求给另一个线程。
   根据线程的设置，收到请求的线程可以忽视这个请求，立即执行这个请求或者延迟到一个cancellation点执行。
   当一个线程执行Cancellation请求，相当于在那个点执行pthread_exit操作退出：所有cleanup句柄被反向调用，所有析构函数被调用结束线程并返

  回pthread_canceled.

一般情况下，线程终止后，其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。但是线程也可以被置为detach状态，这样的线程一旦终

止就立刻回收它占用的所有资源，而不保留终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join，这样的调用将返回EINVAL。对一个尚

未detach的线程调用pthread_join或pthread_detach都可以把该线程置为detach状态，也就是说，不能对同一线程调用两次pthread_join，或者如果

已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。

#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t tid);

返回值：成功返回0，失败返回错误号

以下为一个例子：

程序执行结果：

3.线程间同步

对于多线程的程序，访问冲突的问题是很普遍的，解决的办法是引入互斥锁（Mutex，Mutual Exclusive Lock），获得锁的线程可以完成“读-修改-写”的操作，

然后释放锁给其它线程，没有获得锁的线程只能等待而不能访问共享数据，这样“读-修改-写”三步操作组成一个原子操作，要么都执行，要么都不执行，不会执

行到中间被打断，也不会在其它处理器上并行做这个操作。

Mutex用pthread_mutex_t类型的变量表示，可以这样初始化和销毁：

#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;

返回值：成功返回0，失败返回错误号。

pthread_mutex_init函数对Mutex做初始化，参数attr设定Mutex的属性，如果attr为NULL则表示缺省属性，Mutex属性以后再讲。用pthread_mutex_init

函数初始化的Mutex可以用pthread_mutex_destroy销毁。如果Mutex变量是静态分配的（全局变量或static变量），也可以用宏定PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化，相当于用pthread_mutex_init初始化并且attr参数为NULL。Mutex的加锁和解锁操作可以用下

列函数：

#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);

返回值：成功返回0，失败返回错误号。

一个线程可以调用pthread_mutex_lock获得Mutex，如果这时另一个线程已经调用pthread_mutex_lock获得了该 Mutex，则当前线程需要挂起等待，直到

另一个线程调用pthread_mutex_unlock释放Mutex，当前线程被唤醒，才能获得该 Mutex并继续执行。如果一个线程既想获得锁，又不想挂起等待，可以调用pthread_mutex_trylock，如果Mutex已经被另一个线程获得，这个函数会失败返回EBUSY，而不会使线程挂起等待。

以下为程序例子：

4.信号量控制线程的互斥与同步

信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作。而互斥锁是用在多线程多任务互斥的，

一个线程占用了某一个资源，那么别的线程就无法访问，直到这个线程unlock，其他的线程才开始可以利用这 个资源。只要信号量的value大于0，其他线

程就可以sem_wait成功，成功后信号量的value减一。若value值不大于0，则sem_wait使得线程阻塞，直到sem_post释放后value值加一,但是sem_wait

返回之前还是会将此value值减一.

linux编程之多线程编程,布布扣,bubuko.com

linux编程之多线程编程