C++多线程

POSIX线程库pthreads介绍

 

使用fork()创建进程：

---代价昂贵

---进程间通信复杂

---操作系统在实现进程间的切换比线程切换更费时

 

使用pthreads库创建线程：

---创建进程比创建线程更快

---线程间的通信更容易

---操作系统对线程的切换比进程的切换更容易和快速

 

POSIX pthreads库提供的基本线程的操作：

1、线程的创建

    #include<pthread.h>

    int pthread_create(pthread_t *thread,

                               pthread_attr_t *attr,

                               void *(*start_routine)(void *),

                               void *arg);

2、线程的退出

    显示的调用pthread_exit()结束线程执行

        void pthread_exit(void *retval);

    让线程处理程序返回

    使用pthread_cancel()函数终止其他线程的执行

         int pthread_cancel(pthread_t thread);

 

3、等待线程结束

      使用pthread_join()函数等待被创建的线程结束

      pthread_join()函数会挂起创建线程的线程的执行，直到等待到想要等待的子进程

      函数原型：

         int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);

 

4、线程的分离

       主线程可以不断地创建子线程

       子线程本身自己有自我回收内存资源的能力

        函数原型：

          int pthread_detach(pthread_t th);

        pthread_detach()和pthread_join()一般不能同时使用

 

5、线程的属性：

      1）detachstate：选择被创建的线程是处于可加入的状态还是分离状态

      2）schedpolicy: 为被创建的线程选择调度策略

      3）schedparam：为被创建的线程选择调度参数

      4）inheritsched：选择对新创建的线程的调度策略和调度参数是否被schedpolicy和schedparam属性决定或者是通过父线程继承而得到的。

      5）scope：为选择被创建的线程调度竞争范围

 

6、线程的互斥和同步

 

Mutex：

     互斥设备(MUTual EXclusion device)

     mutex有如下特性：

           ---原子性：对mutex的加锁和解锁操作是原子的；

           ---单一性：拥有mutex的线程除非释放mutex，否则其他线程不能拥有此mutex

           ---非忙等状态：等待mutex的线程处于忙等状态，直到要等待的mutex处于未加锁状态，这时操作系统负责唤醒等待此mutex的线程

 

   在POSIX线程库中，存在三种类型的mutex：

          ---快速(fast) mutex

          ---递归(recursive) mutex

          ---错误检测(error checking) mutex

 

    POSIX 线程库中 与 mutex相关的函数

       int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);

       int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

       int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t *mutex);

 

    条件变量：

    可以得到一个线程在执行过程中，因满足某个条件而发出信号通知另一个线程，而另一个线程可以处于挂起状态，等待某个条件满足后，才继续执行

    条件变量必须和mutex一起使用来避免竞争。

 

     条件变量相关函数的操作：

        pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

        int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

        int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

        int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

        int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

        int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);

        int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

 

     线程的撤销：

          int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

          int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

          void pthread_testcancel(void);

 

      

     POSIX信号量：

         用POSIX信号量可以实现传统的P、V操作

         int sem_init(sem_t *sem, int pshard, unsigned int value);

         int sem_wait(sem_t *sem);

         int sem_trywait(sem_t *sem);

         int sem_post(sem_t *sem);

         int sem_getvalue(sem_t *sem, int *val);

         int sem_destroy(sem_t *sem);

 

     线程与信号处理：
         #include<signal.h>

         int pthread_sigmark(int how, const sigset_t *newmask, sigset_t *oldmask);

         int pthread_kill(pthread_t thread, int signo);

         int sigwait(const sigset_t *set, int *sig);

 

 

    使用GDB调试线程以及线程的调优

        GDB是一个功能强大、性能稳定的程序调试工具；

        GDB不仅可以调试单进程程序，也可以调试多进程、多线程程序。

    使用GDB调试程序之前，可执行程序编译选项应该加上-g

    可以使用命令b或者break来设置断点

    输入命令l 或者 list 可以查看源代码

    输入命令 r 或者 run，程序开始运行

    单步执行，可输入命令n或者next

    使用info thread 来查看当前系统中的线程信息

    通过thread命令可以切换线程