在Linux下创建线程(使用C语言)
先看看线程是什么
所有敲过代码的都或多或少写过一些程序programs. 比如: 显示"Hello World!", 判断一个数是否为素数prime number等等. 这些被称为"序列程序(sequential programs)", 它们每一个都拥有开头,执行顺序和结尾, 换句话说, 它们每一个都知道自己何时开始执行, 又何时结束.
线程与这些序列程序的含义差不多. 一个线程(a single thread)也拥有一个开头, 顺序和结尾. 然而, 一个线程它本身并非一个程序(因为一个线程无法自我执行, 即它依赖于程序, 在程序中执行), 下图显示出一个程序和一个线程之间的关系:
一个线程是一个程序中单个顺序的控制流程
线程真正的作用在于多线程: 在同一时间同时运行多个线程, 即我们可以在一个程序中同时执行多个任务. 我们平时运行多个任务使用序列程序的话, 花的时间是所有任务执行时间的总和; 而多线程的话花费时间仅仅是任务中执行时间最长的那个. 如下图所示:
线程标识符
同进程用进程ID表示一样,一个线程也有一个线程ID来表明他的身份.但有趣的是,这两者之间有一点点不同:
- A process ID is unique across the system where as a thread ID is unique only in context of a single process. (进程ID在整个系统中都是唯一的,而线程ID仅在单个进程的上下文中是唯一的,换句话说,其他进程中可能产生与这个进程中相同的线程ID)
- A process ID is an integer value but the thread ID is not necessary an integer value. It could well be a structure. (进程ID是整型值,而线程ID不仅仅是整型值,还有可能是一个结构)
- A process ID can be printed very easily while a thread ID is not easy to print.(进程ID能够很容易被打印出来,而线程ID并不那么轻易就能打印出来)
线程ID可以用类型"pthread_t"表示.因为大多数情况下线程是一个结构,因此需要有一个能比较两线程的函数.
#inlcude <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2); // 判断两线程是否是同一个
可以看到pthread_equal()函数接受两个线程参数,若他俩是同一个线程,就返回非0值,反之返回0.
另一方面,我们有时候会出现需要知道这个线程的ID是多少的情况,因此,还需要下面这样一个函数
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void); // 返回自己的线程ID
创建线程
Normally when a program starts up and becomes a process, it starts with a default thread. So we can say that every process has at least one thread of control. A process can create extra threads using the following function:
通常当一个程序建立并成为一个进程的时候,它将以默认线程开始.所以,我们可以说每个进程至少有一个控制线程,一个进程可以使用下面的函数创建额外的线程:
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void), void *restrict arg);
参数解释:
- 第一个参数是"pthread_t"类型的地址(address):一旦此函数调用成功,这个参数将会返回新创建的线程ID.
- 第二个参数是线程属性,这些属性优先级将高于默认的线程属性.
- 第三个参数是函数指针(a function pointer):每个线程从一个函数开始,并将此函数地址作为"第三个参数"传递到这里,以便内核(kernel)知道从哪个函数启动线程.
- 作为函数(第三个参数)有可能需要传递一些参数进去,所以第四个参数便是以void类型指针的形式传递这些参数. *为什么选择void类型呢? *因为一个函数或许会接受不止一个参数,那么这个指针便可以是一个指向可能包含这些参数的结构的指针.
一个具体的线程例子
我们将上面提及的三个函数组成一个例子,以便有一个更直观的认识:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h> // for thread
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
pthread_t tid[2]; // 创建两个线程
void *doSomeThing(void *arg)
{
unsigned long i = 0;
pthread_t id = pthread_self();
if(pthread_equal(id, tid[0]))
{
printf("\n First thread processing\n"); // 第一个线程正在执行
}
else
{
printf("\n Second thread processing\n");
}
for(i=0; i<(0xFFFFFFFF); i++);
return NULL;
}
int main(void)
{
int i = 0;
int err;
while(i < 2)
{
err = pthread_create(&(tid[i]), NULL, &doSomeThing, NULL);
if(err != 0) printf("\n can't create thread:[%s]", strerror(err));
else printf("\n Thread created successfully\n");
i++;
}
sleep(5);
return 0;
}
其中有两点还不是很合理的地方:
- 在doSomeThing()函数中最后的"return NULL";
- main函数中的"sleep()".
对上述代码的解释:
- 使用了 pthread_create() 函数创建两个线程;
- 两个线程的启动函数都是 doSomeThing();
- 在 doSomeThing() 函数中,线程使用 pthread_self() 和 pthread_equal() 来确认正在执行的是线程1还是线程2;
- 在 doSomeThing() 函数中的for循环只是为了浪费一点时间.
现在,让我们看看执行结果:
$ ./threadExample1
Thread created successfully
Thread created successfully
First thread processing
Second thread processing
执行结果
注意:执行线程的顺序总是不固定的,这取决于操作系统的调度算法
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