多线程

跟風遠走 提交于 2020-01-24 21:10:27

Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口,称为pthread。编写Linux下的多线程程序,需要使用头文件pthread.h,链接时需要使用库libpthread.a。
1.创建线程
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *tidp, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_rtn)(void), void *arg)

参数说明:
tidp:线程id
attr:线程属性(通常为空)
start_rtn:线程要执行的函数
arg:start_rtn的参数
thread_create.c

#include <stdio.h>#include <pthread.h>void *myThread1(void){    int i;    for (i=0; i<100; i++)    {        printf("This is the 1st pthread,created by zieckey.\n");        sleep(1);//Let this thread to sleep 1 second,and then continue to run    }}void *myThread2(void){    int i;    for (i=0; i<100; i++)    {        printf("This is the 2st pthread,created by zieckey.\n");        sleep(1);    }}int main(){    int i=0, ret=0;    pthread_t id1,id2;        /*创建线程1*/    ret = pthread_create(&id1, NULL, (void*)myThread1, NULL);    if (ret)    {        printf("Create pthread error!\n");        return 1;    }        /*创建线程2*/    ret = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread2, NULL);    if (ret)    {        printf("Create pthread error!\n");        return 1;    }        pthread_join(id1, NULL);    pthread_join(id2, NULL);        return 0;}

 

2.终止线程
如果进程中任何一个线程中调用exit或_exit,那么整个进程都会终止。线程的正常退出方式有:
线程从启动例程中返回;线程可以被另一个进程终止;线程自己调用pthread_exit函数。
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *rval_ptr)

rval_ptr:线程退出返回值的指针。
3.线程等待
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t tid, void **rval_ptr)

功能:阻塞调用线程,直到指定的线程终止。
tid:等待退出的线程id
rval_ptr:线程退出的返回值的指针
thread_join.c
#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>void *thread(void *str){    int i;    for (i = 0; i < 10; ++i)    {        sleep(2);        printf( "This in the thread : %d\n" , i );    }    return NULL;}int main(){    pthread_t pth;    int i;    int ret = pthread_create(&pth, NULL, thread, (void *)(i));        pthread_join(pth, NULL);    printf("123\n");    for (i = 0; i < 10; ++i)    {        sleep(1);        printf( "This in the main : %d\n" , i );    }        return 0;}

 

4.线程标识
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void)

功能:获取调用线程的线程标识(thread identifier)。
thread_self.c
#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h> /*getpid()*/void *create(void *arg){    printf("New thread .... \n");    printf("This thread's id is %u  \n", (unsigned int)pthread_self());    printf("The process pid is %d  \n",getpid());    return (void *)0;} int main(int argc,char *argv[]){    pthread_t tid;    int error;    printf("Main thread is starting ... \n");    error = pthread_create(&tid, NULL, create, NULL);    if(error)    {        printf("thread is not created ... \n");        return -1;    }    printf("The main process's pid is %d  \n",getpid());    sleep(1);    return 0;}

 

5.清除
不论是可预见的线程终止还是异常终止,都会存在资源释放的问题。
从pthread_cleanup_push的调用点到pthread_cleanup_pop之间的程序段中的终止动作(包括调用pthread_exit()和异常终止,不包括return)都将执行pthread_cleanup_push()所指定的清理函数。
#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *), void *arg)

功能:将清除函数压入清除栈。
trn:清除函数
arg:清除函数的参数
#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_pop(int execute)

功能:将清除函数弹出清除栈。
execute:表示执行到pthread_cleanup_pop()时是否在弹出清除函数的同时执行该函数,非0就是执行,0就是不执行。
thread_clean.c
#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>void *clean(void *arg){    printf("cleanup :%s  \n",(char *)arg);    return (void *)0;}void *thr_fn1(void *arg){    printf("thread 1 start  \n");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 first handler");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 second hadler");    printf("thread 1 push complete  \n");    if(arg)    {        return((void *)1);    }    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_cleanup_pop(0);    return (void *)1;}void *thr_fn2(void *arg){    printf("thread 2 start  \n");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 first handler");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 second handler");    printf("thread 2 push complete  \n");    if(arg)    {        pthread_exit((void *)2);    }    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_exit((void *)2);}int main(void){    int err;    pthread_t tid1,tid2;    void *tret;    err=pthread_create(&tid1,NULL,thr_fn1,(void *)1);    if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }    err=pthread_create(&tid2,NULL,thr_fn2,(void *)1);    if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }    err=pthread_join(tid1,&tret);    if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }    printf("thread 1 exit code %d  \n",(int)tret);    err=pthread_join(tid2,&tret);    if(err!=0)    {        printf("error .... ");        return -1;    }    printf("thread 2 exit code %d  \n",(int)tret);        return 1;}

 

6.线程同步
6.1 利用互斥量实现线程同步
互斥量从本质上说就是一把锁,提供对共享资源的保护访问。
6.1.1 创建和销毁互斥量
在Linux中,互斥量使用类型pthread_mutex_t表示。在使用前,要对它进行初始化:
对于静态分配的互斥量,可以把它设置为默认的mutex对象PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
对于动态分配的互斥量,在申请内存(malloc)之后,通过pthread_mutex_init进行初始化,并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy。
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr)
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)

6.1.2 加锁互斥量
如果互斥量已经上了锁,调用线程会阻塞,直到互斥量被解锁。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

返回值:成功则返回0,出错则返回错误编号。
trylock是非阻塞调用模式,如果互斥量没被锁住,trylock函数将对互斥量加锁,并获得对共享资源的访问权限;如果互斥量被锁住了,trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY,表示共享资源处于忙状态。
6.1.3 解锁互斥量
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)
6.1.4 互斥量与信号量的区别
互斥量是一把钥匙,一个线程拿了就可以访问受保护资源,出来时把钥匙交给队列的第一个线程。信号量时一个可以容纳N个线程的空间,如果空间不满就可以进去,如果空间满了就要等待有线程退出。对于N=1的情况,称为binary semaphore。
binary semaphore与mutex的区别在于:mutex要由获得锁的线程来释放,而semaphore可以由其他线程释放;初始状态可能不一样,mutex的初始值是1,而semaphore的初始值可能是0也可能是1。
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