phread线程开发一之常用函数

一、几个需要明确的概念

1.线程的可结合（joinable）

一个可结合的线程能够被其他线程回收其资源和杀死，在被其它线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。

 

2.线程分离（detached）

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。分离线程没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。如果我们再创建线程的时候就指导不需要了解线程的终止状态，则可以通过pthread_attr_t结构中的detachstate线程属性，让线程以分离状态启动。

在使用pthread时为了避免线程的资源再线程结束时不能得到正确释放，从而避免产生潜在的内存泄露问题，在对待线程结束时，需要确保该线程处于detached状态，否则就需要调用pthread_join函数来对其进行资源回收。

 

3.线程存储（Thread Specific Data）

在多线程程序中，所有线程共享程序中的变量，现在有一全局变量，所有线程都可以使用它，改变它的值。如果每个线程希望能单独拥有它，那么就需要使用线程存储，表面上看起来是一个全局变量，所有线程都可以使用它，而它的值再每一个线程中又是单独存储的，这个就是线程存储的意义。

 

二、数据类型

pthread_t:线程句柄

pthread_attr_t:线程属性

pthread_mutext_t:互斥锁

pthread_mutexattr_t：互斥锁属性

pthread_cond_t：条件变量

pthread_condattr_t：条件变量属性

pthread_key_t:数据键

 

三、基本函数

1.pthread_create:创建一个新线程

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

                          void *(*start_routine) (void *), void *arg);

          1)thread--线程的标示符

          2)attr--线程的属性设置

          3)start_routine--线程函数的起始

          4)arg--给start_routine传递的参数

返回值：成功0 失败-1

 

2.pthread_join:等待一个线程的结束,并回收其资源

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

         1)thread--线程的标示符

         2)retval--退出线程的返回值

返回值：成功0，失败返回一个非负数值

 

3.pthread_exit:终止当前线程

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：void pthread_exit(void *retval);

         1)retval--退出线程的返回值

 

4.pthread_cancel:中断另外一个线程的运行

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_cancel(pthread_t thread);

         1)thread--要中断线程的标识符

返回值：成功返回0，失败返回一个非负数值

 

5.pthread_attr_init:初始化线程的属性

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);

         1)attr--线程属性

返回值：成功返回0，失败返回一个非负数值

 

6.pthread_attr_setdetachstate:设置脱离状态的属性

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

         1)attr--线程属性

         2)detachstate--分离状态标示(1)PTHREAD_CREATE_DETACHED (2)PTHREAD_CREATE_JOINABLE

返回值：成功返回0，失败返回一个非负数值

 

7.pthread_attr_getdetachstate:获取脱离状态的属性

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

         1)attr--线程属性

         2)detachstate--分离状态标示（1）PTHREAD_CREATE_DETACHED   

                                 （2）PTHREAD_CREATE_JOINABLE

返回值：成功返回0，失败返回一个非负数值

使用示例：创建一个detach线程

pthread_t tid;

pthread_attr_t attr;

pthread_attr_init(&attr);

pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

pthread_create(&tid, &attr, THREAD_FUNCTION, arh);

 

8.pthread_attr_destroy:删除线程的属性

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

         1)attr--线程属性

返回值：成功返回0，失败返回一个非0数值

9.pthread_kill:向线程发送一个信号

头文件：#include <signal.h>

函数原型：int pthread_kill(pthread_t thread, int sig);

         1)thread--线程标示符

         2)sig--发送信号标示

返回值：成功返回0，失败返回一个非0数值并且没有信号发送出去

 

四、同步函数--用于mutex和条件变量

Linux下为了多线程同步，通常用到锁的概念，posix下抽象了一个锁类型的结构pthread_mutex_t,通过对该结构的操作，去判断该资源是否可以访问，加锁后别人无法打开，当锁没有关闭资源才能进行访问。

以下函数如果在linux系统上无法man到，可以进行安装：sudo apt-get install manpages-posix-dev

 

1.pthread_mutex_init:初始化互斥锁

头文件：#include<pthread.h>

函数原型：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

           const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

          1）mutex--互斥锁

          2) attr--互斥锁属性

返回值：成功返回0

 

2.pthread_mutex_destroy:删除互斥锁

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

         1）mutex--互斥锁

返回值：成功返回0

3.pthread_mutex_lock:占有互斥锁（阻塞操作）

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

         1)mutex--互斥锁

返回值：成功返回0

4.pthread_mutex_trylock:试图占有互斥锁（不阻塞操作）

当互斥锁空闲时将占有该锁；否则立即返回

头文件：#include <pthread.h>

函数原型：int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

         1）mutex--互斥锁

返回值：成功返回0

 

5.pthread_mutex_unlock:释放互斥锁

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

         1）mutex--互斥锁

返回值：成功返回0

 

6.pthread_cond_init:初始化条件变量

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

头文件：#include <pthread.h>

函数原型: int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,

           const pthread_condattr_t *restrict attr);

          1）cond--条件变量

          2）attr--条件变量属性

返回值：成功返回0

 

7.pthread_cond_destroy:销毁条件变量

头文件：#include <pthread.h>

函数原型: int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

          1）cond--条件变量

返回值：成功返回0

 

8.pthread_cond_wait:等待条件变量的特殊条件发生

头文件：#include <pthread.h>

函数原型: int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,

           pthread_mutex_t *restrict mutex);

          1）cond--条件变量

          2）mutex--互斥锁

返回值：成功返回0

 

9.pthread_cond_signal:唤醒第一个调用pthread_cond_wait而进入睡眠的线程

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

         1）cond--条件变量

返回值：成功返回0

 

10.pthread_key_create:分配用于标识进程中线程特定数据的键

头文件：#include <pthread.h>

函数原型: int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destructor)(void*));

          1）key--数据键

          2）void*--任意数据类型

返回值：成功返回0

 

11.pthread_setspecific:为指定线程特定数据键设置线程特定绑定

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *value);

         1）key--数据键

         2）value--设置的数据值

返回值：成功返回0

12.pthread_getspecific:获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在value指向的位置中

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:void *pthread_getspecific(pthread_key_t key);

         1）key--数据键

13.pthread_key_delete:销毁现有线程特定数据键

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_key_delete(pthread_key_t key);

         1）key--数据键

返回值：成功返回0

 

 

五、与一起工作的工具函数

1.pthread_equal:对两个线程的线程标识号进行比较

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

         1)t1,t2进行比较的两个线程句柄

返回值：成功返回0;

 

2.pthread_detach: 分离线程

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:int pthread_detach(pthread_t thread);

         1）thread--线程句柄

返回值：成功返回0

 

3.pthread_self:查询线程自身线程标识号

头文件：#include <pthread.h>

函数原型:pthread_t pthread_self(void);

返回值：成功的话返回调用当前线程的id

 

六、线程间的通信方式

1.锁机制

包括互斥锁、条件变量、读写锁

   1）互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法；

   2）读写锁允许多个线程同时读共享数据，而对写操作是互斥的；

   3）条件变量可以以原子的方式阻塞进程，直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。

 

2.信号量机制（Semaphore）

包括无名线程信号量和命名线程信号量。

 

3.信号机制（Signal）

类似进程间的信号处理

线程间的通信目的主要是用于线程同步，所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。