Linux基础内容（25）—— 线程控制和线程结构

Linux基础内容（24） —— 线程概念_哈里沃克的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_63488627/article/details/131294692?spm=1001.2014.3001.5501

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1.线程操作

1.线程创建问题

2.线程终止问题

1.exit退出

2.pthread_exit退出

 3.直接退出

3.线程等待问题

信号问题

4.线程取消

5.线程分离

2.理解线程库

重新认识线程库

1.语言层面

2.结构设计

3.pthread_id的含义

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1.线程操作

1.线程创建问题

class ThreadData
{
public:
    pthread_t tid;
    char namebuffer[64];
};

void *start_routine(void *args)
{
    ThreadData *td = static_cast(args); // 安全的强制类型转换
    int cnt = 10;
    while (cnt)
    {
        cout << "new thread success, name: " << td->namebuffer << " cnt: " << cnt << endl;
        sleep(1);
    }
    delete td;
    return nullptr;
}

int main()
{
    vector tids;
#define NUM 10
    for (int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        ThreadData *td = new ThreadData();
        snprintf(td->namebuffer, sizeof(td->namebuffer), "%s:%d", "thread", i);
        pthread_create(&td->tid, nullptr, start_routine, (void *)td);
        tids.push_back(td);
    }
    while (true)
    {
        cout << "new thread success, name: main thread" << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

1.我们创造了10个线程同时进入同一个函数，该函数为可重入状态。start_routine就是可重入函数

2.此时的函数是可重入函数，因为没有出现问题。这些cnt都是临时变量，在各自的线程之中，不会互现影响，也反映了线程有自己的独立栈结构

3.循环式的创造线程不能直接循环，这样可能内部的缓冲区没有被修改，线程就创造了一堆，使得每一个线程的信息都一样

2.线程终止问题

1.exit退出

由于线程的健壮性问题，我们在任意一个执行流中调用ecit函数，都会使得整个进程退出。因为exit针对的对象为进程，我们的信号发送给进程后，自然进程结束，线程也跟着结束。

2.pthread_exit退出

 3.直接退出

如果线程执行结束，直接在函数中return。操作系统会自动回收线程

3.线程等待问题

其实线程跟进程一样都需要在结束后等待操作系统回收。如果不等待，线程对应的PCB也没有被释放，那么就会出现类似于进程的僵尸进程的内存漏泄问题。不过可以回收线程释放的信息，只释放线程。

void *start_routine(void *args)
{
    ThreadData *td = static_cast(args); // 安全的强制类型转换
    int cnt = 10;
    while (cnt)
    {
        cout << "new thread success, name: " << td->namebuffer << " cnt: " << cnt << endl;
        sleep(1);
    }
    //delete td;
    return nullptr;
}

for(auto &iter : threads)
{
    int n = pthread_join(iter->tid, nullptr);
    assert(n == 0);
    cout << "join : " << iter->namebuffer << " success " << endl;
    delete iter;
}

//注意为了让已经释放空间的线程能打出其对应的名字，我们需要把start_routine中delete td进行删除
//因为我们不想要早其打印之前就被销毁，那么只能在其打印后进行释放

 对指定的thread进行等待，viod**为二级指针是线程的返回的参数。

其实线程join等待回收能将线程exit的数据进行回收

class ThreadData
{
public:
    int number;
    pthread_t tid;
    char namebuffer[64];
};

void *start_routine(void *args)
{
    ThreadData *td = static_cast(args); // 安全的强制类型转换
    int cnt = 10;
    while (cnt)
    {
        cout << "new thread success, name: " << td->namebuffer << " cnt: " << cnt << endl;
        sleep(1);
        // int *p = nullptr;
        //  p=NULL;
        //*p=0;
    }
    //delete td;
    return (void*)td->number;
}

    for(auto &iter : threads)
    {
        void* ret=nullptr;
        int n = pthread_join(iter->tid, &ret);
        assert(n == 0);
        cout << "join : " << iter->namebuffer << " success, number: " <<(int_least32_t)ret<< endl;
        delete iter;
    }

 这样就能接受到信息了。当然我们也可以返回一个结构体，这样调回来的就是结构体的信息了。

信号问题

线程出问题，不会收到信号，因为如果线程挂了，进程都退出了。那么也就意味着join等待不会考虑信号的问题。

4.线程取消

线程能被其他线程取消

5.线程分离

1.线程的等待功能只有阻塞等待

2.如果线程释放时，我们需要看到线程的返回信息，那么join的函数就可以实现我们需要的

3.如果我们不想要线程的信息，也就意味着join的回收信号是无意义的

4.那么我们不能像进程那样非阻塞等待，是否可以像线程类似通过信号进行自动回收，答案是肯定的，线程分离就能将线程自动被操作系统回收

pthread_self：哪个线程调用，就得到哪个线程的pthread_t

std::string changeId(const pthread_t& pthread_id)
{
    char tid[128];
    snprintf(tid,sizeof(tid),"0x%x",pthread_id);
    return tid;
}

void *start_routine(void *args)
{
    std::string threadname = static_cast(args); // 安全的强制类型转换
    while (true)
    {
        std::cout << threadname << " running ...: " << changeId(pthread_self()) << std::endl;
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, start_routine, (void *)"thread 1");
    std::string main_id=changeId(pthread_self());

    std::cout << "main thread running ...: " << changeId(tid) << std::endl;
    pthread_join(tid, nullptr);
    return 0;
}

两个地址完全一致，说明知道指向的线程地址是多少

pthread_detach：分离一个指定的线程

 

2.理解线程库

1.重新认识线程库

1.语言层面

mypthread:mypthread.cc
	g++ -o $@ $^ -std=c++11

.PHONY:clean
clean:
	rm -f mypthread

#include 
#include 
#include 

void thread_run()
{
    while (true)
    {
        std::cout << "我是新线程..." << std::endl;
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(thread_run);
    while (true)
    {
        std::cout << "我是主线程..." << std::endl;
        sleep(1);
    }
    t1.join();
    return 0;
}

若这样，编译器编不过，系统提示我们没有包含pthread库

1.C++11的多线程在linux的环境中其实是对pthread库的封装，也就意味着，c++创造的线程在linux下依然是轻量级进程

2.不管是什么语言，在linux的环境下都会调用pthread库。

2.结构设计

1.linux没有真正意义上的线程，只有轻量级进程。也就意味着linux提供的调用函数为轻量级进程

2.但是作为用户不会考虑linux的环境和设计，需要的是线程

3.pthread库提供的线程库就是调用linux对轻量级进程的调用函数的封装。那么也就是说其实我们使用的线程其实是库提供给我们的

4.既然库提供给我们对于的结构了，那么我们使用时一定是被管理的。那么库给我们提供的pthread就有其属性，以至于用来记录所有线程的信息

5.pthread_attr_t就是存储线程属性的结构联合体，线程的属性比进程的属性要少。

6.上面的设计其实就是用户及线程，即用户关心的线程属性在库中，内存提供了线程的函数会调用

7.用户级线程与内核轻量级进程一一对应，达到管理的作用

3.pthread_id的含义

1.在虚拟内存地址中，对应的栈就是主线程的栈

2.线程库其实就是磁盘的文件，它在被调用后会在虚拟内存的共享区中出现

3.共享区中存储着线程结构体的地址，而多个线程则是通过数组的形式排列存储在虚拟空间

4.共享区指向动态库找到映射的线程，线程中存储有局部存储和独立栈

5.那么我们就能进一步理解所谓的线程库就是封装了linux中的clone轻量级进程

6.增加__thread在内置类型全局变量前，会使得内置类型转换为线程的局部存储中，每一个线程都来一份

__thread int cnt = 0;