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）。是程序运行流的最小单元。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。

很多其他详解看百度百科：

url=CADJ4mxO_oQlyaraHnok4hzyrwmJ0DrnwBM48Y0Ck_7i6M5R6e08_fyYWj-pJdDZ2IQ6tJ2ClbKqyXWevBiSSK">线程。

在Linux shell下通过命令 $ ps -Lf pid 查看指定pid号下的全部线程。

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.文件描写叙述符表
   2.每种信号的处理方式
   3.当前工作文件夹
   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全部函数。

一般的，把main函数称作主线程或主控线程，其他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。指向新线程应该载入运行的函数模块

void *arg:指定线程将要载入调用的那个函数的參数

返回值:成功返回0，失败返回错误号。

曾经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，尽管每一个线程也都有一个errno，但这是为了兼容其他函数接口而提供的，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

假设须要仅仅终止某个线程而不终止整个进程。能够有三种方法：

1.return。

这样的方法对主控线程不适用。从main函数return相当于调用exit。

2.一个线程能够调用pthread_cancel终止同一进程中的还有一个线程。

#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。能够在头文件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向还有一线程发终止信号。

系统并不会立即关闭被取消线程，仅仅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，让内核去检測是否须要取消当前线程。

3.线程能够调用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參数。能够是退出值或地址，如是地址时，不能是线程内部申请的局部地址。

在不论什么地方调用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

同进程相似，线程退出后，相同须要进行回收，所以pthread_join相似于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。总结例如以下：

1. 假设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. 假设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. 假设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的參数。

假设对thread线程的终止状态不感兴趣，能够传NULL给retval參数。

代码演示样例

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终止还有一个线程

//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

既能够在主线程中使用pthread_cancel终止子线程。也能够在子线程中终止还有一个子线程。

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