【Linux】C语言中多线程的创建、退出、回收、分离

概述

线程是轻量级的进程（LWP：light weight process），在 Linux 环境下线程的本质仍是进程。在计算机上运行的程序是一组指令及指令参数的组合，指令按照既定的逻辑控制计算机运行。操作系统会以进程为单位，分配系统资源，可以这样理解，进程是资源分配的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位。

在Linux系统下，线程的创建和管理是通过pthread库实现的。pthread是POSIX线程库，提供了创建、终止、同步和通信线程的函数和数据结构。

创建线程

线程函数

每一个线程都有一个唯一的线程 ID，ID 类型为 pthread_t，这个 ID 是一个无符号长整形数，如果想要得到当前线程的线程 ID，可以调用如下函数：

pthread_t pthread_self(void);	// 返回当前线程的线程ID

在Linux系统下，可以使用pthread_create函数来创建线程。pthread_create函数的原型如下：

#include 

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

• thread：指向pthread_t类型的指针，用于存储新创建线程的标识符。在成功创建线程后，该指针将被填充为一个唯一的标识符，用于后续对线程的引用。
• attr：指向pthread_attr_t类型的指针，用于指定线程的属性。线程属性对象可以控制线程的各种行为，例如线程的调度策略、栈大小、分离状态等。如果不需要对线程属性进行特殊设置，可以传入NULL，使用默认属性。
• start_routine：指向线程函数的指针，该函数是线程的入口点。线程函数是线程的实际执行体，当线程被创建时，将从该函数开始执行。函数的返回类型必须为void*，并接受一个void*类型的参数。线程函数可以执行任意操作，包括计算、访问共享资源等。
• arg：传递给线程函数的参数，类型为void*。可以将任意类型的数据传递给线程函数，只需将其转换为void*类型。在线程函数内部，可以使用适当的类型转换将参数恢复为原始类型。

返回值：线程创建成功返回 0，创建失败返回对应的错误号

在编写多线程程序的时候，如果想要让线程退出，但是不会导致虚拟地址空间的释放（针对于主线程），我们就可以调用线程库中的线程退出函数，只要调用该函数当前线程就马上退出了，并且不会影响到其他线程的正常运行，不管是在子线程或者主线程中都可以使用。

void pthread_exit(void *retval);

参数 retval 是一个指向任意类型的指针，表示线程的退出状态。线程的退出状态可以用于与其他线程进行通信或传递结果。

pthread_self() 是一个 POSIX 线程库函数，用于获取当前线程的线程 ID。

pthread_t pthread_self(void);

线程创建

注意:线程函数可以接受一个指向任意类型的参数，并且返回一个指向任意类型的指针。
首先使用vim pthread_create.c创建c语言文件。
键入代码：

#include
#include
#include
#include
#include

void *callback(void* arg)
{
        for(int i=0;i<5;++i)
                {
                        printf("子线程：i=%d\n",i);

                }
        printf("子线程：%ld\n",pthread_self());
        return NULL;
}

int main()
{
        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid,NULL,callback,NULL);
        for(int i=0;i<5;++i)
        {
                printf("主线程：i=%d\n",i);
        }
        printf("主线程：%ld\n",pthread_self());
        pthread_exit(NULL);
        return 0;
}

保存文件后使用g++ pthread_create.c -lpthread -o app命令进行编译。
该命令用于编译名为 pthread_create.c 的源代码文件，并链接 pthread 库生成可执行文件 app。

g++：是 GNU 编译器集合中的 C++ 编译器。
pthread_create.c：是要编译的源代码文件的名称。
-lpthread：表示链接 pthread 库，这是 POSIX 线程库。
-o app2：指定生成的可执行文件的名称为 app2

执行./app，结果如下所示

线程回收

在线程编程中，线程回收是指等待线程执行结束并收回相关资源。在 POSIX 线程库中，可以使用 pthread_join 函数来实现线程的回收。pthread_join 函数的原型如下：

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

其中，thread 参数是要回收的线程标识符，retval参数用于接收线程的返回值。函数的返回值表示回收线程的执行状态，如果成功回收线程，则返回 0，否则返回一个非零值，表示出现了错误。

当调用 pthread_join 函数时，当前线程会被阻塞，直到指定的线程执行结束。一旦线程执行结束，它的资源将被回收，并可以通过 retval 参数获取线程的返回值。

#include
#include
#include
#include
#include
struct persion
{
int num;
int age;
};
void *callback(void* arg)
{
        for(int i=0;i<5;++i)
                {
                        printf("子线程：i=%d\n",i);

                }
        printf("子线程：%ld\n",pthread_self());
        struct persion* t = (struct persion*)arg;
        t->num=100;
        t->age=5;
        pthread_exit(&t);
        return NULL;
}

int main()
{
        pthread_t tid;
        struct persion t;
        pthread_create(&tid,NULL,callback,&t);
        for(int i=0;i<5;++i)
        {
                printf("主线程：i=%d\n",i);
        }
        printf("主线程：%ld\n",pthread_self());
        void *ptr;
        pthread_join(tid,&ptr);
        struct persion *pt=(struct persion*)ptr;
        printf("num:%d,age:%d\n",t.num,t.age);
        pthread_exit(NULL);
        return 0;
}

pthread_join其实是个阻塞函数，如果还有子线程在运行，调用该函数就会阻塞，子线程退出函数解除阻塞进行资源的回收，函数被调用一次，只能回收一个子线程，如果有多个子线程则需要循环进行回收。

ptr 用于接收子线程的返回值，pt 通过强制类型转换指向子线程的返回值，而 t 是主线程中的一个独立对象

结果如下所示：

线程分离

线程的分离是指将线程设置为分离状态，使其在退出时自动释放资源，不需要显式地调用 pthread_join 函数来等待线程的结束。

在某些情况下，程序中的主线程有属于自己的业务处理流程，如果让主线程负责子线程的资源回收，调用 pthread_join() 只要子线程不退出主线程就会一直被阻塞，主要线程的任务也就不能被执行了。

线程分离之后在主线程中使用 pthread_join() 就回收不到子线程资源了。

        for(int i=0;i<5;++i)
                {
                        printf("子线程：i=%d\n",i);

                }
        printf("子线程：%ld\n",pthread_self());
        struct persion* t = (struct persion*)arg;
        t->num=100;
        t->age=5;
        pthread_exit(&t);
        return NULL;
}

int main()
{
        pthread_t tid;
        struct persion t;
        pthread_create(&tid,NULL,callback,&t);
        for(int i=0;i<5;++i)
        {
                printf("主线程：i=%d\n",i);
        }
        printf("主线程：%ld\n",pthread_self());
        pthread_detach(tid);
        pthread_exit(NULL);

        return 0;
}

线程分离后，子线程执行完毕后被系统内核回收了，且主线程退出后不会影响子线程的执行。