【C++】pthread

一、pthread简介

  pthread是C++98接口且只支持Linux，使用时需要包含头文件#include ，编译时需要链接pthread库，其中p是POSIX的缩写，而POSIX是Portable Operating System Interface的缩写，是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行软件，而定义API的一系列互相关联的标准的总称。（Windows环境下无pthread，Linux GCC4.6以下编译需加-pthread编译选项）

1、线程创建

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

若创建成功，返回0；若出错，则返回错误编号。

• thread 是线程标识符，但这个参数不是由用户指定的，而是由 pthread_create 函数在创建时将新的线程的标识符放到这个变量中。
• attr 指定线程的属性，包含了线程的调度策略，堆栈的相关信息，join or detach 的状态等，可以用 NULL 表示默认属性。
• start_routine 指定线程开始运行的函数。
• arg 是 start_routine 所需要的参数，是一个无类型指针。

pthread_attr_t 操作函数：

pthread_attr_t attr; // 声明attr
pthread_attr_init(&attr);  // 创建attr
pthread_attr_destroy(&attr); // 销毁attr
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE); // 设置为joinable

2、线程终止

void pthread_exit (void *retval);
int pthread_cancel (pthread_t thread);

当发生以下情形之一时，线程就会结束：

• 线程运行的函数return了，也就是线程的任务已经完成；
• 线程调用了 pthread_exit 函数；
• 其他线程调用 pthread_cancel 结束这个线程；
• 进程调用 exec() 或 exit()，结束了；
• main() 函数先结束了，而且 main() 自己没有调用 pthread_exit 来等所有线程完成任务。
  当然，一个线程结束，并不意味着它的所有信息都已经消失，后面会看到僵尸线程的问题。

一个线程可以通过调用 pthread_cancel 函数来请求取消同一进程中的线程，这个线程由thread 参数指定。如果操作成功则返回0，失败则返回对应的错误编号。

3、线程同步

int pthread_join(pthread_t threadid, void **value_ptr);
int pthread_detach (threadid);

  阻塞是线程之间同步的一种方法。pthread_join 函数会让调用它的线程等待 threadid 线程运行结束之后再运行，value_ptr 存放了其他线程的返回值。
  一个可以被join的线程，仅仅可以被别的一个线程 join，如果同时有多个线程尝试 join 同一个线程时，最终结果是未知的。另外，线程不能 join 自己。

值得注意的的是：僵尸线程 ( “zombie” thread )是一种已经退出了的 joinable 的线程，但是等待其他线程调用
pthread_join 来 join 它，以收集它的退出信息(exit status)。如果没有其他线程调用 pthread_join 来
join 它的话，它占用的一些系统资源不会被释放，比如堆栈。如果main()函数需要长时间运行，并且创建大量 joinable的线程，就有可能出现堆栈不足的 error 。 对于那些不需要 join 的线程，最好利用
pthread_detach，这样它运行结束后，资源就会及时得到释放。注意一个线程被使用 pthread_detach
之后，它就不能再被改成 joinable 的了。 总而言之，创建的每一个线程都应该使用 pthread_join 或者
pthread_detach 其中一个，以防止僵尸线程的出现。

4、其他函数

pthread_self (); // 返回当前线程的 thread ID
pthread_equal (thread1,thread2); // pthread_equal 比较两个线程的 ID，如果不同则返回0，否则返回一个非零值

// 互斥锁
pthread_mutex_t mutexsum;
pthread_mutex_init (mutex,attr);
pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *mutex);
pthread_mutexattr_init (attr);
pthread_mutexattr_destroy (attr);
phtread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
phtread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
phtread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

5、示例代码

#include
#include 
#include 
#include 

#define NUM_THREADS 4

void *BusyWork(void *t)
{
    int i;
    long tid;
    double result = 0.0;
    tid = (long) t;
    printf("Thread %ld starting...\n", tid);
    for (i = 0; i < 1000000; i++)
    {
        result = result + sin(i) * tan(i);
    }
    printf("Thread %ld done. Result = %e\n", tid, result);
    pthread_exit((void *) t);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t thread[NUM_THREADS];
    pthread_attr_t attr;
    int rc;
    long t;
    void *status;
/* Initialize and set thread detached attribute */
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++)
    {
        printf("Main: creating thread %ld\n", t);
        rc = pthread_create(&thread[t], &attr, BusyWork, (void *) t);
        if (rc)
        {
            printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d\n", rc);
            exit(-1);
        }
    }

/* Free attribute and wait for the other threads */
    pthread_attr_destroy(&attr);
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++)
    {
        rc = pthread_join(thread[t], &status);
        if (rc)
        {
            printf("ERROR; return code from pthread_join() is %d\n", rc);
            exit(-1);
        }
        printf("Main: completed join with thread %ld having a status of %ld\n", t, (long) status);
    }
    printf("Main: program completed. Exiting.\n");

    pthread_exit(NULL);
}

Main: creating thread 0
Main: creating thread 1
Thread 0 starting...
Thread 1 starting...
Main: creating thread 2
Main: creating thread 3
Thread 2 starting...
Thread 3 starting...
Thread 1 done. Result = -3.153838e+06
Thread 0 done. Result = -3.153838e+06
Main: completed join with thread 0 having a status of 0
Main: completed join with thread 1 having a status of 1
Thread 3 done. Result = -3.153838e+06
Thread 2 done. Result = -3.153838e+06
Main: completed join with thread 2 having a status of 2
Main: completed join with thread 3 having a status of 3
Main: program completed. Exiting.

参考链接：C++ 多线程编程（二）：pthread的基本使用