linux系统编程：线程原语

                                 线程原语

线程概念

   线程（thread），有时被称为轻量级进程(Lightweight Process，LWP），是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针(PC），寄存器集合和堆栈组成。更多详细解释看百度百科：线程。

在Linux shell下通过命令 $ ps -Lf pid 查看指定pid号下的所有线程。

线程之间的共享与非共享

这里的线程是指同一进程下的线程。

共享：

   1.文件描述符表
   2.每种信号的处理方式
   3.当前工作目录
   4.用户ID和组ID
   5.内存地址空间

非共享：

   1.线程id
   2.处理器现场和栈指针(内核栈)
   3.独立的栈空间(用户空间栈)
   4.errno变量
   5.信号屏蔽字
   6.调度优先级

线程原语

通过命令 $ man -k pthread 查看系统下与线程有关的所有函数。

一般的，把main函数称作主线程或主控线程，其它线程都称作是子线程。

创建线程

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

pthread_t *thread:传递一个pthread_t变量地址进来，用于保存新线程的tid(线程ID)

const pthread_attr_t *attr:线程属性设置，如使用默认属性，则传NULL

void *(*start_routine)(void *):函数指针，指向新线程应该加载执行的函数模块

void *arg:指定线程将要加载调用的那个函数的参数

返回值:成功返回0，失败返回错误号。以前学过的系统函数都是成功返回0，失败返回-1，而错误号保存在全局变量errno中，而pthread库的函数都是通过返回值返回错误号，虽然每个线程也都有一个errno，但这是为了兼容其它函数接口而提供的，pthread库本身并不使用它，通过返回值返回错误码更加清晰。
Compile and link with -lpthread.
typedef unsigned long int pthread_t;   //在不同的系统中pthread_t可能会有不同的实现

结束线程

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：

1.return。这种方法对主控线程不适用，从main函数return相当于调用exit。

2.一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

被取消的线程，退出值，定义在Linux的pthread库中常数PTHREAD_CANCELED的值是-1。 可以在头文件pthread.h中找到它的定义： #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)。 也就是说，被pthread_cancel结束的线程，退出值，都是-1。

同一进程的线程间，pthread_cancel向另一线程发终止信号。系统并不会马上关闭被取消线程，只有在被取消线程下次系统调用时，才会真正结束线程。或调用pthread_testcancel，让内核去检测是否需要取消当前线程。

3.线程可以调用pthread_exit终止自己。

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
void *retval:线程退出时传递出的参数，可以是退出值或地址，如是地址时，不能是线程内部申请的局部地址。

       

在任何地方调用exit，都会使整个进程退出。

线程id

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
RETURN VALUE
This function always succeeds, returning the calling thread’s ID.

在线程中使用pthread_self，获取线程id。

回收线程

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
pthread_t thread:回收线程的tid
void **retval:接收退出线程传递出的返回值
返回值：成功返回0，失败返回错误号

同进程类似，线程退出后，同样需要进行回收，所以pthread_join类似于wait。调用该函数的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止，通过pthread_join得到的终止状态是不同的，总结如下：

1. 如果thread线程通过return返回，retval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异常终止掉，retval所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。
3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，retval所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。

如果对thread线程的终止状态不感兴趣，可以传NULL给retval参数。

代码示例

使用return和pthread_exit结束进程

//thread_exit.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *fun_1(void *argv)
{
	printf("Hello %s,my thread id is %x\n", (char*)argv, pthread_self());
	sleep(1);
	//pthread_exit((void*)1);
	return (void*)1;
}
void *fun_2(void *argv)
{
	printf("Hello %c, my thread id is %x\n", (char)argv, pthread_self());
	sleep(2);
	pthread_exit((void*)"David");
}
int main(void)
{
	int *ret1;
	char *ret2;
	pthread_t tid1, tid2;
	pthread_create(&tid1, NULL, fun_1, (void*)"zhangxiang");
	pthread_create(&tid2, NULL, fun_2, (void*)'D');
	pthread_join(tid1, (void*)&ret1);
	pthread_join(tid2, (void*)&ret2);
	printf("thread %x exit with %x\n", tid1, ret1);
	printf("thread %x exit with %s\n", tid2, ret2);
	return 0;
}
$ gcc thread_exit.c -lpthread
$ ./a.out
Hello D, my thread id is 745e9700
Hello zhangxiang, my thread id is 74fea700
thread 74fea700 exit with 1
thread 745e9700 exit with David

       

使用pthread_cancel终止另一个线程

//thread_cancel.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *fun(void *argv)
{
	printf("thread %x running\n", pthread_self());
	pthread_exit((void*)0);
}
int main(void)
{
	pthread_t tid;
	void *ret;
	pthread_create(&tid, NULL, fun, NULL);
	pthread_join(tid, &ret);
	printf("thread %x exit with %d\n", tid, (int)ret);
	pthread_create(&tid, NULL, fun, NULL);
	pthread_cancel(tid);
	pthread_join(tid, &ret);
	printf("thread %x exit with %d\n", tid, (int)ret);
	return 0;
}
$ gcc thread_cancel.c -lpthread
$ a.out
thread 96da9700 running
thread 96da9700 exit with 0
thread 96da9700 running
thread 96da9700 exit with -1

既可以在主线程中使用pthread_cancel终止子线程，也可以在子线程中终止另一个子线程。

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