Linux线程及相关函数介绍

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概念介绍

线程-调度的基本单位

线程和进程的区别

1. 进程是资源分配的基本单位
2. 创建一个线程的资源成本小，工作效率高
3. 线程是cpu或操作系统调度的基本单位

线程和进程共享的资源

• 同一块地址空间
• 文件描述符表
• 信号处理方式
• 当前工作目录
• 用户id和组id

线程独立的资源

• 栈空间
• 线程ID
• 一组寄存器的值
• errno变量
• 信号屏蔽字以及调度优先级

相关函数介绍

函数汇总：

函数	功能
线程的创建及退出
pthread_create	创建线程
pthread_join	等待线程终止
pthread_detach	将线程变为detach状态
pthread_exit	终止线程并返回终止状态
线程创建参数
phread_attr_init	初始化attr参数
pthread_attr_destroy	销毁attr参数
pthread_attr_setstack	设置线程的栈地址和栈大小
pthread_attr_setstacksize	设置线程的栈大小
pthread_attr_setdetachstate	设置attr参数中的detach属性
pthread_attr_setinheritsched	设置attr的继承调度策略
pthread_attr_setschedparam	设置attr的调度参数
pthread_attr_setschedpolicy	设置attr的调度策略
线程取消及相关属性
pthread_setcancelstate	设置本线程是否允许被cancel
pthread_setcanceltype	设置本线程的取消类型
pthread_testcancel	设置取消点
pthread_cancel	取消线程
pthread_cleanup_push	注册线程清理函数
pthread_cleanup_pop	执行（撤销）线程清理函数

线程创建

pthread_create

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
功能：创建线程。

	名称	说明	备注
参数	thread	返回线程ID	attr参数决定了创建的线程属性，由后续的phread_attr_init初始化，若填NULL则为默认属性
attr	设置线程属性
start_routine	线程处理函数
arg	传递给线程函数的参数
返回值	int	成功返回0，失败返回错误值

线程属性

phread_attr_init

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
功能：初始化attr参数

	名称	说明	备注
参数	attr	指定要初始化的参数	调用该函数对attr初始化后才可调用后续的函数来设置attr的属性值
返回值	int	成功返回0，失败返回非0

pthread_attr_destroy

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
功能：销毁attr参数

	名称	说明	备注
参数	attr	指定要销毁的参数	1.若attr已经不再使用了，则应调用pthread_attr_destroy销毁，此操作对已经创建的线程无影响 2.已经销毁的attr可再次初始化，若后续函数使用已经销毁的attr，则会导致不确定的结果
返回值	int	成功返回0，失败返回非0

pthread_attr_setstack

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);
功能：设置线程的栈地址和栈大小

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	注意：该函数是为了那些需要将栈放在指定位置的线程提供的，默认情况下应避免使用该函数
stackaddr	指向栈空间的最低字节
stacksize	指定了栈空间的大小
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_attr_setstacksize

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
功能：设置线程的栈大小

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	无
stacksize	指定了栈空间的大小
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_attr_setdetachstate

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
功能：设置attr参数中的detach属性

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	不调用该函数，默认为joinable
detachstate	PTHREAD_CREATE_DETACHED：线程属性是detached的 PTHREAD_CREATE_JOINABLE：线程属性是joinable的
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_attr_setinheritsched

int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr, int inheritsched);
功能：设置attr的继承调度策略

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	继承调度策略决定了线程的调度策略是继承线程创建者，还是attr中指定的
inheritsched	PTHREAD_INHERIT_SCHED：继承线程创建者的调度策略，attr参数中的相关属性将被忽略 PTHREAD_EXPLICIT_SCHED：使用attr参数中指定的调度策略
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_attr_setschedparam

int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);
功能：设置attr的调度参数

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	该函数设置了attr中，关于线程调度的参数，该参数如下： struct sched_param { int sched_priority; /* Scheduling priority */ }; 即调度的优先级，系统支持的最大和最小的优先级值可以用函数： sched_get_priority_max和sched_get_priority_min得到
param	调度参数
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_attr_setschedpolicy

int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);
功能：设置attr的调度策略

	名称	说明	备注
参数	attr	已初始化的attr参数	该函数设置的调度策略决定了使用attr参数创建的线程的调度策略，如policy所示，前两种均需要设置调度的优先级，数值越大优先级越高，且这两种方式均支持高优先级抢占，而RR不同的是设置了最大运行的时间片。 而SCHED_OTHER的优先级永远是0，它是标准的Linux分时调度程序，适用于不需要特殊实时机制的所有线程。
policy	调度策略： SCHED_FIFO：先入先出 SCHED_RR：轮转法 SCHED_OTHER：其他方法
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

线程退出

pthread_join

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
功能：等待线程终止

	名称	说明	备注
参数	thread	等待的线程ID	1.若线程已经终止，则该函数立刻返回 2.若retval不是NULL，则将线程退出状态通过该参数返回，若线程是被cancel的，则返回PTHREAD_CANCELED 注意：这里的retval使用二级指针，是因为pthread_exit返回的终止状态是一个指针，而我们要拿到这个指针就必须传入一个指针的地址。
retval	线程退出状态
返回值	int	成功返回0，失败返回错误值

线程终止的情况

1. 调用pthread_exit，且将线程退出状态通过参数传递给pthread_join
2. 从线程函数return，效果同上
3. 线程被取消
4. 进程中的任意线程调用exit，或者主线程返回，都会导致所有线程终止

pthread_detach

int pthread_detach(pthread_t thread);
功能：将线程变为detach状态

	名称	说明	备注
参数	thread	指定线程ID	线程detach后，则由系统自动回收线程资源，无需主动join
返回值	int	成功返回0，失败返回错误值

joinable和detached状态

1. 若是joinable的，则其他线程可调用pthread_join来等待该线程终止并获取退出状态，且必须通过该方式来回收线程资源
2. 若是detached的，则无需主动pthread_join,线程退出后资源会被自动回收，且无法获取线程退出状态
3. 默认创建的线程是joinable的，除非主动设置attr（pthread_attr_setdetachstate）

pthread_exit

void pthread_exit(void *retval);
功能：终止线程并返回终止状态

	名称	说明	备注
参数	retval	函数返回状态	1.通过*retval将终止状态返回给pthread_join 2.执行所有注册的线程清理函数
返回值	void	无

线程取消

pthread_setcancelstate

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
功能：设置本线程是否允许被cancel

	名称	说明	备注
参数	state	可被取消属性： PTHREAD_CANCEL_ENABLE：可被取消 PTHREAD_CANCEL_DISABLE：不可被取消	默认是可被取消的
oldstate	旧的属性将被从该参数返回
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_setcanceltype

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);
功能：设置本线程的取消类型

	名称	说明	备注
参数	type	取消类型： PTHREAD_CANCEL_DEFERRED：延迟取消，直到遇到取消点（若取消点在信号处理函数中也可生效，这样效果就和异步取消很相似了） PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS：异步取消，线程可以随时取消（通常在收到取消命令后立刻取消，但系统不对此保证）	默认类型是PTHREAD_CANCEL_DEFERRED
oldtype	旧的属性将被从该参数返回
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_testcancel

void pthread_testcancel(void);
功能：设置取消点
说明：在PTHREAD_CANCEL_DEFERRED模式下，当线程执行到该函数时，则可相应取消，若该线程不可取消或者无取消请求，则该函数无作用

pthread_cancel

int pthread_cancel(pthread_t thread);
功能：取消线程

	名称	说明	备注
参数	thread	取消的线程ID	1.实测cancel可使正在阻塞的线程强制退出 2.若目标线程是不允许被cancel的，那么该函数发出的cancel请求会被遗留直到目标线程可被cancel再继续响应
返回值	int	成功返回0，失败返回错误码

pthread_cleanup_push

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
功能：注册线程清理函数

	名称	说明	备注
参数	routine	线程清理函数	注册线程的退出函数，当以下情况时，调用处理函数： （1）线程被取消 （2）调用pthread_exit （3）调用pthread_cleanup_pop，且参数不为0，此时只会执行顶层的一个清理函数 注意：从线程中return不用调用处理函数
arg	线程清理函数的参数
返回值	void	无

pthread_cleanup_pop

void pthread_cleanup_pop(int execute);
功能：执行（撤销）线程清理函数

	名称	说明	备注
参数	execute	为0时，撤销顶层线程清理函数 非0时，执行顶层线程清理函数	1.实测cancel可使正在阻塞的线程强制退出 2.若目标线程是不允许被cancel的，那么该函数发出的cancel请求会被遗留直到目标线程可被cancel再继续响应
返回值	void	无

注意，这两个函数的实现是两个宏，pthread_cleanup_push包含了“{”,pthread_cleanup_pop包含了“}”，所以这两个函数必须成对出现