APUE学习之多线程编程（一）：线程的创建和销毁

一、线程标识

     和每个进程都有一个进程ID一样，每个线程也有一个线程ID，线程ID是以pthread_t数据类型来表示的，在Linux中，用无符号长整型表示pthread_t，Solaris 把phread_t数据类型表示为无符号整型，FreeBSD 和Mac OS X 用一个指向pthread结构的指针来表示pthread_t数据类型。

     可以使用pthread_self函数获得自身的线程ID。   

#include <pthread.h>
 pthread_t pthread_self(void);

 

二、线程创建

     使用pthread_create函数创建新线程　

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_arrt_t *restrict addr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);

     当pthread_create成功返回后，新创建线程的线程ID会被设置成tidp指向的内存单元，attr参数用于定制各种不同的线程属性，后面再讨论线程属性，现在先把它置为null，创建一个具有默认属性的线程。

     新创建的线程从start_rtn函数开始运行，该函数接收一个无类型指针的参数arg，如果要传给它的参数多于一个，可以把参数放到一个结构中，然后把结构的地址作为arg传入。

     线程新建后会继承调用线程的浮点环境和屏蔽字。

例子：　　

#include "apue.h"
#include <pthread.h>

pthread_t ntid;

void printids(const char *s)
{
    pid_t pid;
    pthread_t tid;

    pid = getpid();
    tid = pthread_self();
    printf("%s pid %lu tid %lu (0x%lx)\n", s, (unsigned long)pid, (unsigned long)tid, (unsigned long)tid);
}

void *thr_fn(void *arg)
{
    printids("new thread: ");
    return ((void *));
}

int main(void)
{
    int err;

    err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, NULL);
    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't create thread");
    }

    printids("main thread: ");
    sleep();
    exit();
}

　　这个程序有两个特别的地方：第一，主线程需要休眠，如果主线程不休眠，主线程会退出，新线程并没有机会运行。第二，新线程通过pthread_self()，获得自己的线程ID。

./a.out
main thread:  pid  tid  (0xb75e36c0)
new thread:  pid  tid  (0xb75e2b40)

　　虽然Linux线程ID是用无符号长整型来表示的，但它们看起来更像指针。

 

三、线程终止

     如果任意线程调用了exit,_exit,_Exit，整个进程都会终止，这个要注意。

     单个线程可以通过以下三种方式退出，且不终止整个进程。

     1.线程可以简单地从启动例程中返回，返回值是线程的退出码。

     2.线程可以被同一进程中的其他线程取消。

     3.调用pthread_exit

 

     先来看pthread_exit退出的情况。

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *rval_ptr);

ravl_ptr是无类型指针，进程中的其他线程可以通过pthread_join函数获得这个指针。

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

调用线程将一直阻塞，直至指定的线程退出，rval_ptr就包含返回码，如果线程被取消，rval_ptr指定的内存单元就设置为PTHREAD_CANCELED.可以通过调用pthread_join自动把线程置于分离状态，如果线程已处于分离状态，pthread_join就会调用失败。

例子：

#include "apue.h"
#include <pthread.h>

void *thr_fn1(void *arg)
{
    printf("thread 1 returning\n");
    return (void *);
}

void *thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2 exiting\n");
    pthread_exit((void *));
}

int main(void)
{
    int err;
    pthread_t tid1, tid2;
    void *tret;

    err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, NULL);

    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't create thread1");
    }

    err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, NULL);

    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't create thread2");
    }

    err = pthread_join(tid1, &tret);

    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't join thread1");
    }

    printf("thread1 exit code:%ld\n", (long)tret);

    err = pthread_join(tid2, &tret);

    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't join thread2");
    }

    printf("thread2 exit code:%ld\n", (long)tret);

    return ;
}

./a.out
thread  exiting
thread  returning
thread1 exit code:
thread2 exit code:

　　也可传递包含复杂消息的结构的地址，不过必须注意，这个结构所使用的内存必须在完成调用后仍是有效的。

      线程也可以调用pthread_cancel函数来请求取消同一进程的其他线程

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

听着有点霸道，不过也只是请求而已，线程可以选择忽略这个请求。

     线程可以安排它退出时需要调用的函数，这样的函数是由pthread_cleanup_push注册在栈中的，所以执行顺序与注册时相反。

#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void(*rtn)(void *), void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);

当线程执行以下动作时，清理函数rtn由pthread_cleanup_push函数调度

     1.调用pthread_exit时

     2.响应取消请求时

     3.用非零execute参数调用pthread_cleanup_pop时。

例子：

#include "apue.h"
#include <pthread.h>

void cleanup(void *arg)
{
    printf("cleanup: %s\n", (char *)arg);
}

void *thr_fn1(void *arg)
{
    printf("thread 1 start\n");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 first handler");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 second handler");
    printf("thread 1 push complete\n");

    if (arg)
    {
        return (void *);
    }

    pthread_cleanup_pop();
    pthread_cleanup_pop();

    return (void *);
}

void *thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2 start\n");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2 first handler");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2 second handler");
    printf("thread 2 push complete\n");

    if (arg)
    {
        pthread_exit((void *));
    }

    pthread_cleanup_pop();
    pthread_cleanup_pop();

    return (void *);
}

int main(void)
{
    int err;
    pthread_t tid1, tid2;
    void *tret;

    err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, (void *));
    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't create thread 1");
    }

    err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, (void *));
    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't create thread 2");
    }

    err = pthread_join(tid1, &tret);
    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't join with thread 1");
    }
    printf("thread 1 exit code %ld\n", (long)tret);

    err = pthread_join(tid2, &tret);
    if (err != )
    {
        err_exit(err, "can't join with thread 2");
    }
    printf("thread 2 exit code %ld\n", (long)tret);

    return ;
}

　

./a.out
thread  start
thread  push complete
cleanup: thread  second handler
cleanup: thread  first handler
thread  start
thread  push complete
thread  exit code
thread  exit code 

     可知如果线程是通过它的启动例程中返回而终止的话，它的清理处理程序就不会被调用。

 

     在默认情况下，线程的终止状态会一直保存到对该线程调用pthread_join,如果该线程已经被分离，则底层的资源可以在线程终止时立即被收回，不用再调用pthread_join，且再调用pthread_join会出错。

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t tid);