pthread_create函数详解

函数简介

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头文件

#include

函数声明

int  pthread_create(pthread_t *tidp, const  pthread_attr_t *attr,
( void *)(*start_rtn)( void *), void  *arg);

编译链接参数

-lpthread

返回值

若线程创建成功，则返回0。若线程创建失败，则返回出错编号，并且*thread中的内容是未定义的。

返回成功时，由tidp指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。attr参数用于指定各种不同的线程属性。新创建的线程从start_rtn函数的地址开始运行，该函数只有一个万能 指针参数arg，如果需要向start_rtn函数传递的参数不止一个，那么需要把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为arg的参数传入。

linux下用C语言开发多线程程序，Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

由 restrict 修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由 restrict 修饰的指针表达式中。 由 restrict 修饰的指针主要用于函数 形参，或指向由 malloc() 分配的内存空间。restrict 数据类型不改变程序的语义。 编译器能通过作出 restrict 修饰的 指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。

参数

第一个参数为指向线程 标识符的 指针。

第二个参数用来设置线程属性。

第三个参数是线程运行函数的起始地址。

最后一个参数是运行函数的参数。

注意事项

因为pthread并非Linux系统的默认库，而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用，因此加上 -lpthread（或-pthread）以显式链接该库。函数在执行错误时的错误信息将作为返回值返回，并不修改系统全局变量errno，当然也无法使用perror()打印错误信息。

示例

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输出线程标识符

#include
#include
#include
#include
#include

void  printids( const  char  *s)
{
    pid_t pid;
    pthread_t tid;
    pid = getpid();
    tid = pthread_self();
    printf ( "%s pid %u tid %u (0x%x)\n" , s, (unsigned  int ) pid,
            (unsigned  int ) tid, (unsigned  int ) tid);
}

void  *thr_fn( void  *arg)
{
    printids( "new thread: " );
    return  NULL;
}

int  main( void )
{
    int  err;
    pthread_t ntid;
    err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, NULL);
    if  (err != 0)
        printf ( "can't create thread: %s\n" ,  strerror (err));
    printids( "main thread:" );
    pthread_join(ntid,NULL);
    return  EXIT_SUCCESS;
}

$ gcc main.c -o main -std=c99 -pthread

$ ./main

main thread: pid 13073 tid 3077572816 (0xb77008d0)

new thread: pid 13073 tid 3077569392 (0xb76ffb70)

简单的线程程序

#include
#include
#include
#include

#define    NUM_THREADS     8

void  *PrintHello( void  *args)
{
    int  thread_arg;
    sleep(1);
    thread_arg = ( int )(*(( int *)args));
    printf ( "Hello from thread %d\n" , thread_arg);
    return  NULL;
}

int  main( void )
{
    int  rc,t;
    pthread_t  thread [NUM_THREADS];

    for ( t = 0; t < NUM_THREADS; t++)
    {
        printf ( "Creating thread %d\n" , t);
        rc = pthread_create(& thread [t], NULL, PrintHello, &t);
        if  (rc)
        {
            printf ( "ERROR; return code is %d\n" , rc);
            return  EXIT_FAILURE;
        }
    }
    sleep(5);
    for ( t = 0; t < NUM_THREADS; t++)
        pthread_join( thread [t], NULL);
    return  EXIT_SUCCESS;
}

$ gcc thread_test.c -o thread_test -std=c99 -pthread

$ ./thread_test

Creating thread 0

Creating thread 1

Creating thread 2

Creating thread 3

Creating thread 4

Creating thread 5

Creating thread 6

Creating thread 7

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

Hello from thread 8

pthread_create是UNIX环境创建线程函数

头文件

　　#include

函数声明

　　int pthread_create(pthread_t*restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict_attr,void*（*start_rtn)(void*),void *restrict arg);

返回值

　　若成功则返回0，否则返回出错编号

　　返回成功时，由tidp指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。attr参数用于制定各种不同的线程属性。新创建的线程从start_rtn函数的地址开始运行，该函数只有一个万能指针参数arg，如果需要向start_rtn函数传递的参数不止一个，那么需要把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为arg的参数传入。

　　linux下用C开发多线程程序，Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

　　由 restrict 修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由 restrict 修饰的指针表达式中。 由 restrict 修饰的指针主要用于函数形参，或指向由 malloc() 分配的内存空间。restrict 数据类型不改变程序的语义。 编译器能通过作出 restrict 修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。

参数

　　第一个参数为指向线程标识符的指针。

　　第二个参数用来设置线程属性。

　　第三个参数是线程运行函数的起始地址。

　　最后一个参数是运行函数的参数。

　　另外，在编译时注意加上-lpthread参数，以调用静态链接库。因为pthread并非Linux系统的默认库

示例

　　打印线程 IDs

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　#include

　　pthread_t ntid;

　　void printids(const char *s)

　　{

　　pid_t pid;

　　pthread_t tid;

　　pid = getpid();

　　tid = pthread_self();

　　printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", s,

　　(unsigned int)pid, (unsigned int)tid, (unsigned int)tid);

　　} void *thr_fn(void *arg)

　　{

　　printids("new thread: ");

　　return((void *)0);

　　}

　　int main(void)

　　{

　　int err;

　　err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, NULL);

　　if (err != 0)

　　printf("can't create thread: %s\n", strerror(err));

　　printids("main thread:");

　　sleep(1);

　　exit(0);

　　}

　　$ gcc main.c -lpthread

　　$ ./a.out

向线程函数传递参数详解：

向线程函数传递参数分为两种：

（1）线程函数只有一个参数的情况：直接定义一个变量通过应用传给线程函数。

例子：

#include
#include
using namespace std;
pthread_t thread;
void fn(void *arg)
{
    int i = *(int *)arg;
    cout<<"i = "<     return ((void *)0);
}
int main()
{
    int err1;
    int i=10;
   err1 = pthread_create(&thread, NULL, fn, &i);
    pthread_join(thread, NULL);
}
2、线程函数有多个参数的情况：这种情况就必须申明一个结构体来包含所有的参数，然后在传入线程函数，具体如下：

例子：

首先定义一个结构体：

struct  parameter

{

  int size,

  int count;

。。。。。

。。。 
};

然后在main函数将这个结构体指针，作为void *形参的实际参数传递

struct parameter arg;

通过如下的方式来调用函数：

pthread_create(&ntid, NULL, fn,& (arg));

函数中需要定义一个parameter类型的结构指针来引用这个参数 

void fn(void *arg)
{
    int i = *(int *)arg;
    cout<<"i = "<
    return ((void *)0);
}

void thr_fn(void *arg)
{
       struct parameter *pstru;
       pstru = ( struct parameter *) arg;
       然后在这个函数中就可以使用指针来使用相应的变量的值了。
}

linux下用C开发多线程程序，Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。
#include

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,
const pthread_attr_t *restrict attr,
void *(*start_rtn)(void),
void *restrict arg);
Returns: 0 if OK, error number on failure
C99 中新增加了 restrict 修饰的指针： 由 restrict 修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由 restrict 修饰的指针表达式中。 由 restrict 修饰的指针主要用于函数形参，或指向由 malloc() 分配的内存空间。restrict 数据类型不改变程序的语义。 编译器能通过作出 restrict 修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。
第一个参数为指向线程标识符的指针。
第二个参数用来设置线程属性。
第三个参数是线程运行函数的起始地址。
最后一个参数是运行函数的参数。

下面这个程序中，我们的函数thr_fn不 需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程 失败，常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。 创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。
#include
#include
#include
#include
#include

pthread_t ntid;

void printids(const char *s){
pid_t pid;
pthread_t tid;

pid = getpid();
tid = pthread_self();
printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n",s,(unsigned int)pid,(unsigned int)tid,(unsigned
int)tid);
}

void *thr_fn(void *arg){
printids("new thread:");
return ((void *)0);
}

int main(){
int err;

err = pthread_create(&ntid,NULL,thr_fn,NULL);
if(err != 0){
printf("can't create thread: %s\n",strerror(err));
return 1;
}

printids("main thread:");
sleep(1);
return 0;
}
把APUE2上的一个程序修改一下，然后编译。

结果报错:

pthread.c:(.text+0x85)：对‘pthread_create’未定义的引用

由于pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a,所以在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数:

gcc -o pthread -lpthread pthread.c
 
 
这是一个关于Posix线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上，将向您详细讲述Posix线程库API。本文是第一篇将向您讲述线程的创建与取消。
 
一、线程创建
 
1．1 线程与进程
相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。在串行程序基础上引入线程和进程是为了提高程序的并发度，从而提高程序运行效率和响应时间。
 
线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。同时，线程适合于在SMP机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。
 
1．2 创建线程
POSIX通过pthread_create()函数创建线程，API定义如下：

int   pthread_create(pthread_t   *   thread, pthread_attr_t * attr,
void * (*start_routine)(void *), void * arg)
与fork()调用创建一个进程的方法不同，pthread_create()创建的线程并不具备与主线程（即调用pthread_create()的线 程）同样的执行序列，而是使其运行start_routine(arg)函数。thread返回创建的线程ID，而attr是创建线程时设置的线程属性 （见下）。pthread_create()的返回值表示线程创建是否成功。尽管arg是void *类型的变量，但它同样可以作为任意类型的参数传给start_routine()函数；同时，start_routine()可以返回一个void *类型的返回值，而这个返回值也可以是其他类型，并由pthread_join()获取。
1．3 线程创建属性
pthread_create()中的attr参数是一个结构指针，结构中的元素分别对应着新线程的运行属性，主要包括以下几项：
 
__detachstate， 表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步，如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步，且在退出时自行释放所占用的资源。缺省为 PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用pthread_detach()来设置，而一旦设置为 PTHREAD_CREATE_DETACH状态（不论是创建时设置还是运行时设置）则不能再恢复到 PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。
 
__schedpolicy，表示新线程的调度策略，主要包括 SCHED_OTHER（正常、非实时）、SCHED_RR（实时、轮转法）和 SCHED_FIFO（实时、先入先出）三种，缺省为SCHED_OTHER，后两种调度策略仅对超级用户有效。运行时可以用过 pthread_setschedparam()来改变。
 
__schedparam，一个struct sched_param结构，目前仅有一个sched_priority整型变量表示线程的运行优先级。这个参数仅当调度策略为实时（即SCHED_RR 或SCHED_FIFO）时才有效，并可以在运行时通过pthread_setschedparam()函数来改变，缺省为0。
 
__inheritsched， 有两种值可供选择：PTHREAD_EXPLICIT_SCHED和PTHREAD_INHERIT_SCHED，前者表示新线程使用显式指定调度策略和 调度参数（即attr中的值），而后者表示继承调用者线程的值。缺省为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED。
 
__scope， 表示线程间竞争CPU的范围，也就是说线程优先级的有效范围。POSIX的标准中定义了两个值： PTHREAD_SCOPE_SYSTEM和PTHREAD_SCOPE_PROCESS，前者表示与系统中所有线程一起竞争CPU时间，后者表示仅与同 进程中的线程竞争CPU。目前LinuxThreads仅实现了PTHREAD_SCOPE_SYSTEM一值。
 
pthread_attr_t结构中还有一些值，但不使用pthread_create()来设置。
 
为了设置这些属性，POSIX定义了一系列属性设置函数，包括pthread_attr_init()、pthread_attr_destroy()和与各个属性相关的pthread_attr_get---/pthread_attr_set---函数。
 
1．4 线程创建的Linux实现
我 们知道，Linux的线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了两个系统调用__clone()和fork ()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。当然，要想实现线程，没有核心对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的支持是不行的，因 此，do_fork()提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、CLONE_FILES（共享文 件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。当使用fork系统 调用时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境，而使用pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所 有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从而创建的"进程"拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由 __clone()传入。
 
Linux线程在核内是以轻量级进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删 除等操作都在核外pthread库中进行。pthread 库使用一个管理线程（__pthread_manager()，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号 （比如Cancel），而主线程（pthread_create()）的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程。
 
二、线程取消
 
2．1 线程取消的定义
一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止。
 
2．2 线程取消的语义
线程取消的方法是向目标线程发Cancel信号，但如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点），由不同的Cancelation状态决定。
 
线程接收到CANCEL信号的缺省处理（即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点，也就是说设置一个CANCELED状态，线程继续运行，只有运行至Cancelation-point的时候才会退出。
 
2．3 取消点
根 据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、 pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系 统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手 册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻 塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用 pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段：

pthread_testcancel();
     retcode = read(fd, buffer, length);
     pthread_testcancel();
2．4 程序设计方面的考虑
如果线程处于无限循环中，且循环体内没有执行至取消点的必然路径，则线程无法由外部其他线程的取消请求而终止。因此在这样的循环体的必经路径上应该加入pthread_testcancel()调用。
 
2．5 与线程取消相关的pthread函数
int pthread_cancel(pthread_t thread)
发送终止信号给thread线程，如果成功则返回0，否则为非0值。发送成功并不意味着thread会终止。
 
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate)
设 置本线程对Cancel信号的反应，state有两种值：PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省）和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE，分别表示收到信号后设为CANCLED状态和忽略CANCEL信号继续运行；old_state如果不为 NULL则存入原来的Cancel状态以便恢复。
 
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype)
设 置本线程取消动作的执行时机，type由两种取值：PTHREAD_CANCEL_DEFFERED和 PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，仅当Cancel状态为Enable时有效，分别表示收到信号后继续运行至下一个取消点再退出和 立即执行取消动作（退出）；oldtype如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。
 
void pthread_testcancel(void)
检查本线程是否处于Canceld状态，如果是，则进行取消动作，否则直接返回。