【Linux】线程控制
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写在前面的话
线程创建pthread_create
函数的使用
线程异常
线程等待pthread_join
线程终止pthread_exit
线程替换
线程分离
写在前面的话
本文章将讲解进程的控制，包括进程的创建，进程的终止以及进程的等待，主要是以代码为主，因为很多情况下这些也只有代码可以说明问题.
在阅读本文前，最好已经清楚地了解了线程的概念，和进程的区别，这样阅读理解起来会比较轻松。
线程创建pthread_create
函数的使用
我们想要创建一个线程，需要用到pthread_create()这个函数，该函数的用法如下：
#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。 -
attr：指向pthread_attr_t类型的指针，用于指定线程的属性，默认为NULL表示使用默认属性。 -
start_routine：指向线程函数的指针，线程函数是新线程所要执行的函数。线程函数的原型是void *(*start_routine)(void *)，其中参数和返回值类型可根据实际需求进行定义。 -
arg：传递给线程函数的参数，可以是任意类型的指针。在线程函数内部可以通过参数来获取传递的数据。
返回值：
成功返回0，否则返回错误码。
我们用代码来看一下是如何使用的：
void* threadRoutine(void* args)
{
while(true)
{
cout << (char*)args << ", pid: " << getpid() << endl;
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t tid;
//执行threadRoutine回调函数，这个函数的参数为 "thread 1"
pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,(void*)"thread 1");
while(true)
{
cout << "main thread, pid: " << getpid() << endl;
sleep(2);
}
}这段代码的作用是创建一个线程，并分别输出进程和线程的pid.
可以看到进程的pid和线程的pid是相同的.
但是CPU的基本调度单位是线程，它是如何区分的呢？
我们再创建一个窗口，输入：
ps -aL | head -1 && ps -aL | grep mythread然后可以看到：
有一个LWP，这个就是轻量级进程的意思，CPU是以它来区分调度每一个线程的，它们的pid相等，因为都是在同一个进程内部。
线程异常
线程是进程的一个执行分支，因为线程也是在进程地址空间中运行，所以当线程出现异常时(如除0错误，野指针等等)，会导致进程也出现异常，进而崩溃退出。当进程退出时，所有的线程也会随之退出。
我们在线程调用的回调函数中加入以下代码：
然后我们再执行，并观察进程和线程的状态：
我们可以发现此时发生了错误，而且进程和线程全部退出了，正如我们所想的那样。
线程等待pthread_join
线程等待是指一个线程暂停执行，等待其他线程完成其任务后再继续执行。
当一个线程被执行完时，需要被等待，然后回收这个线程。如果主线程不等待，便会引发类似于进程中僵尸问题，造成内存资源泄露。
线程等待的函数是pthread_join，该函数的原型如下：
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);两个参数：
thread 是要等待的目标线程的标识符.
retval 是一个指向指针的指针，用于获取目标线程的返回值.如果不需要则设为NULL.
这个参数后面会详细说明。
返回值
同样地，成功返回0，失败返回错误码.
我们编写如下代码，顺便看一下函数的使用：
void* threadRoutine(void* args)
{
int i = 0;
while(true)
{
cout << (char*)args << ", pid: " << getpid() << endl;
if(i++ == 5) break;
sleep(1);
}
cout << "new thread quit ..." << endl;
}
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,(void*)"thread 1");
pthread_join(tid,nullptr);//默认会阻塞等待新线程退出.
cout << "main thread wait done, main thread quit" << endl;
}这段程序首先创建了一个线程，然后主线程会卡在pthread_join处，等待新创建线程的结束，新线程是循环5次，然后退出，所以我们运行一下：
可以发现5秒后，新线程退出后，主线程也等待到了，就将其回收，然后主线程也结束了。
那第二个参数retval到底是什么呢？ 我们把它展开：return val，这样就可以知道大概意思了，是返回值，谁的返回值呢？当然是我们等待的这个线程的返回值！
它(新线程执行的函数)的返回值类型是个指针，我们想要得到它，所以我们需要传入一个指针变量，但是因为我们是想拿到这个返回值，所以必须对这个指针变量取地址，这样修改的就是指针变量本身的值而不是形参了，这样参数就成了二级指针。
总结来说，第二个参数retval就是等待的目标线程的返回值.是一个输出型参数。
我们可以在新线程调用的函数里最后加上一个返回值：
然后我们再在主线程中，将返回的值接收并且将其输出出来：
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,(void*)"thread 1");
void* ret = nullptr;
pthread_join(tid,&ret);//默认会阻塞等待新线程退出.
//一个细节：需要将ret强转为long long类型，因为void*在linux下是8字节，而int是4字节，所以不能强转为int
cout << "main thread wait done, main thread quit..., new thread return val :" << (long long)ret << endl;
}此时也便得到了我们返回的值：
这便是线程等待了
线程终止pthread_exit
首先先要说明的是，终止线程一定不要用exit或者_exit,它们是直接终止进程的。
我们写上后，5秒后整个进程都会退出，后面的线程的代码和主线程的代码都执行不了：
我们想让线程终止，则需要用到函数pthread_exit(),该函数的原型如下：
void pthread_exit(void *retval);该函数能终止线程，并返回一个返回值.
第一个参数其实便是我们想结束线程的同时 返回的值，这个也很好理解，毕竟线程等待时，那个输出型参数要求的值也是void*的.
这样线程的后续代码就执行不了了，主进程线程等待 到 线程结束后，则继续执行后续的代码：
这样便是正常的线程退出了。
还有一个使线程退出的函数，pthread_cancel,这个是进程主动终止某一个线程的运行，该函数的原型如下：
int pthread_cancel(pthread_t thread);该参数为要取消的线程的标识符.
pthread_cancel(tid);
cout << "pthread cancel: " << tid << endl;我们直接运行：
所以结束线程一共有三种方法：
1. 如果thread线程通过return返回,value_ ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED((void*)-1)。
3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数
同时我们可以发现这个tid是一个很长的数字，这个到底是什么呢？
首先它是我们一开始线程创建的时候的一个输出型参数，即把线程的唯一标识符拿出来：
它的本质其实是一个地址。取决于实现。对于Linux目前实现的NPTL实现而言，pthread_t类型的线程ID，本质就是一个进程地址空间上的一个地址。
我们看下面这张图：
我们要知道我们上面使用的函数，都是在pthread库中的，所以每次都要先加载到物理内存，然后经过到进程地址空间的共享区。
我们也说过，每个线程也有少部分资源是属于自己的，栈区也包括在内，那么是如何保证栈区是每一个线程独占的呢？
如果进程中只有一个执行流，那么它就独享内核栈区空间.
如果有多个执行流，那么它们这些独立的数据需要被组织管理起来，这个操作由库帮我们完成，由于库在共享空间中，所以此时库会给每个线程在共享空间内划分一块栈区，供线程使用，这样就保证了栈区的独立，当然还有其它的数据，这是一整个结构体，所以，一般就把这个结构体的首地址作为线程的标识符，所以pthread_t本质上就是个地址。
线程替换
我们知道程序替换的函数是execl系列的函数，但是如果我们线程进行了程序替换，会影响其它的线程吗？
答案是影响，它会完全替换整个进程的执行映像，包括代码段、数据段和堆栈等。因此，进行程序替换会对所有线程产生影响，而不仅仅是执行替换的线程。
例如我们在一个线程中，写一个execl函数，然后主线程进行死循环，看看会发生什么：
void* threadRoutine(void* args)
{
int i = 0;
while(true)
{
cout << (char*)args << ", pid: " << getpid() << endl;
if(i++ == 5) break;
sleep(1);
}
execl("/bin/ls","ls",nullptr);
cout << "new thread quit ..." << endl;
}
int main()
{
pthread_t tid;
pthread_create(&tid,nullptr,threadRoutine,(void*)"thread 1");
while(true)
{
sleep(1);
}
return 0;
}
可以发现execl程序替换了以后，后续的所有线程都没有再执行了。
线程分离
默认情况下，新创建的线程是joinable的，即线程退出后，需要对其进行pthread_join(线程等待)操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。此时便需要线程分离.
该函数为pthread_detach,函数原型如下：
int pthread_detach(pthread_t thread);参数为要分离的线程标识符，我们一般可以自己分离自己，使用pthread_self()获取自己的进程标识符，然后传入.
需要注意：当分离线程后，主线程就不能再使用pthread_join()等待，否则会等待失败。
如果主线程比新线程先退出了，那么会终止所有线程，即使线程分离了，依然会被终止。所以一般都是主线程最后再退出。
至此，linux线程控制的大部分内容就完成了，还有线程互斥和同步，我们将在下一章详细讲解，因为有很多关联的知识点，所以单独一章再讲。