进程与线程
- 进程是计算机拥有资源的基本单位；线程是计算机调度的基本单位，是CPU分配时间片的基本单元
- 一个进程可以拥有>=1个线程，同一进程的多个线程共享地址空间，文件描述符，每种信号的处理方式，当前工作目录，用户ID和组ID。每个线程私有线程号，寄存器（程序计数器，栈指针），堆栈，信号屏蔽字，调度优先级，线程私有的存储空间。
- 线程引入原因：
- 创建属于同一进程的另一线程比创建另一个进程花费小很多。
- 同一进程内线程切换速度快。
- 线程通信更加简单，不需要通过操作系统。
API
线程创建
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t * thread,const pthread_attr_t * attr,
void *(*start_routine)(void *),void * arg);
| 参数 | 意义 |
|---|---|
| thread | 指向线程标识符的指针，用来存储线程标识符 |
| attr | 设置线程属性，主要设置与栈相关的属性，一般情况下该参数设置为NULL，新的线程将使用系统默认的属性 |
| start_routine | 线程运行函数的起始地址，即在此线程中运行哪些代码 |
| arg | 运行函数的参数地址 |
返回值：成功：0，错误：出错编号。
pthread不是Linux系统默认的库而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用，因此编译时需要加上-pthread以显式链接该库
获取线程当前ID
include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
返回线程ID
线程标识符在进程中是唯一的，即分别属于两不同进程的两个线程可能有相同的线程标识符
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;
void * thr_fun(void * arg)
{
cout << "Im thread" << endl;
return((void*)0);
}
int main()
{
int ret;
pthread_t ntid;
ret = pthread_create(&ntid,NULL,thr_fun,NULL);
if(ret != 0)
{
perror("pthreadcreate");
exit(1);
}
sleep(2); //attention
exit(0);
}
线程退出与等待
- 线程退出
线程主动结束
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void * retval);
retval:返回信息
主线程用pthread_exit还是return
用pthread_exit只会使主线程自身退出，产生的子线程继续执行；用return则所有线程退出。
- 线程等待
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);
参数表：
thread: 要等待的线程的pid
retval:用来存储被等待线程的返回值
返回0：成功；返回错误号：失败
主线程阻塞自己，等待子线程结束，然后回收子线程资源
示例代码:
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;
void * thr_fun(void * arg)
{
int i = 5;
while(i>0)
{
sleep(1);
cout << "thread " <<pthread_self()<<" is running"<< endl;
i--;
}
pthread_exit((void *)"testtest");//返回出错信息
}
int main()
{
int ret;
void * thread1_ret;
pthread_t thread1;
ret = pthread_create(&thread1,NULL,thr_fun,NULL);
if(ret != 0)
{
perror("pthreadcreate");
exit(1);
}
pthread_join(thread1,&thread1_ret);//获取出错信息
cout <<(char*)thread1_ret << endl;
exit(0);
}
线程终止
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);
示例代码
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;
void * thr_fun(void * arg)
{
cout << "thread " <<pthread_self()<<" will running for 5 seconds"<< endl;
int i = 5;
while(i>0)
{
sleep(1);
cout << "thread " <<pthread_self()<<" is running"<< endl;
i--;
}
return((void*)0);
}
int main()
{
int ret;
pthread_t thread1;
ret = pthread_create(&thread1,NULL,thr_fun,NULL);
if(ret != 0)
{
perror("pthreadcreate");
exit(1);
}
sleep(4);
cout << "cancel thread " << thread1 << "!" << endl;
ret = pthread_cancel(thread1);
if(ret != 0)
{
perror("pthreadcancel");
exit(1);
}
ret = pthread_join(thread1,NULL);
if(ret != 0)
{
perror("pthreadJOIN");
exit(1);
}
exit(0);
}
取消状态设置
可以设置线程能否被取消和取消后是否立即执行
- 取消状态设置
#include <pthread.h>
int pthread_setcancelstate(int state,int * oldstate);
参数表
state:PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE
oldstate:指针类型，上一次取消状态的指针，可设NULL
- 取消类型设置（取消是否立即生效）
#include <pthread.h>
int pthread_setcanseltype(int type,int old *type)
type:PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS立即取消
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED等待事件（如pthread_join时）才取消
线程分离
在任何一个时间点上，线程是可结合的（joinable），或者是分离的（detached）。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死,只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。相反，一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的，它的存储器资源在它终止时由系统自动释放。因此为了避免内存泄漏，所有线程的终止，要么已设为DETACHED，要么就需要使用pthread_join()来回收
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t threadID);
返回0成功，错误号失败
分离后不可以再合并。该操作不可逆
综合以上要想让子线程总能完整执行（不会中途退出），
- 一种方法是在主线程中调用pthread_join对其等待，即pthread_create/pthread_join/pthread_exit或return；
- 一种方法是在主线程退出时使用pthread_exit，这样子线程能继续执行，即pthread_create/pthread_detach/pthread_exit；
- 还有一种是pthread_create/pthread_detach/return，这时就要保证主线程不能退出，至少是子线程完成前不能退出。
注：很多地方参照了黄茹老师主编的《Linux环境高级程序设计》
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