Linux高级编程--08.线程概述

线程

有的时候，我们需要在一个基础中同时运行多个控制流程。例如：一个图形界面的下载软件，在处理下载任务的同时，还必须响应界面的对任务的停止，删除等控制操作。这个时候就需要用到线程来实现并发操作。

和信号处理函数的控制在处理完信号之后就结束不同的是，多线程的控制流程可以长期并存，操作系统会在各线程之间调度和切换，就像在多个进程之间调度和切换一样，但创建线程开销要比进程小得多。因此，线程往往也被称作轻量级的进程。

由于同一进程的多个线程共享同一地址空间，数据段是共享的，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到。但有，些资源依然是每个线程各有一份的：

• 线程id
• 上下文，包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针
• 栈空间
• errno变量
• 信号屏蔽字
• 调度优先级

我们一般用到的是由POSIX标准定义的线程库函数，称为POSIX thread或者pthread。在Linux上线程函数位于libpthread共享库中，因此在编译时要加上-lpthread选项。

创建线程

在POSIX库中，创建线程是通过函数实现的，它的声明如下：

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

它有四个参数，

• 第一个参数thread为创建后的线程标识符的指针。
• 第二个参数attr为线程属性，可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程），一般是直接用NULL。
• 第三个参数start_routine为线程的运行函数
• 第四个参数arg为线程运行函数的参数

创建成功时，返回0，失败是返回错误码。这个和其它的系统函数失败返回-1，由errno返回错误码不大一样。

等待线程结束

有的时候，我们需要等待线程结束，此时才能继续执行后面的事情。拿前面的例子来说，如果不等待线程结束，则主线程（main函数）会直接往下执行导致程序退出，线程函数都无法得到执行。

pthread库中等待线程结束的函数是pthread_join，它的声明如下：

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

它有两个参数，

• 第一个参数是线程标识符，
• 第二个参数是个出参，用户获取线程函数的返回值。

终止线程

终止线程的方法一般来说有如下几种：

• 线程函数调用return终止自己
• 线程调用pthread_exit终止自己
• 线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的其它线程

其中，方法1和方法2都是通过结束线程函数来实现主动退出的，它们是比较常用的方法。方法3则是一种强制终止的做法，这个方法一个问题就是导致对象的析构函数可能无法执行，会出现资源泄漏，并不推荐用这种方法。

一个简单的示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void* thr_fn(void *arg)
{
    pid_t pid = getpid();
    pthread_t tid = pthread_self();

    printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", arg, (unsigned int)pid,    (unsigned int)tid, (unsigned int)tid);

    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t ntid = {0};

    int err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, (void*)"new thread: ");
    if (err != 0)
    {
        fprintf(stderr, "can't create thread: %s\n", strerror(err));
        exit(1);
    }

    void *tret;
    pthread_join(ntid, &tret);
    printf("thread exited\n");

    return 0;
}

编译程序

gcc thread.c  -o thread -lpthread

运行结果

new thread:  pid 21231 tid 1082132800 (0x40800940)
thread exited

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