Linux多线程编程快速入门

Linux多线程编程快速入门

本文主要对Linux下的多线程进行一个入门的介绍，虽然是入门，但是十分详细，希望大家通过本文所述，对Linux多线程编程的概念有一定的了解。具体如下。

 

1 线程基本知识

进程是资源管理的基本单元，而线程是系统调度的基本单元，线程是操作系统能够进行调度运算的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

一个进程在某一个时刻只能做一件事情，有了多个控制线程以后，在程序的设计成在某一个时刻能够做不止一件事，每个线程处理独自的任务。

需要注意的是：即使程序运行在单核处理器上，也能够得到多线程编程模型的好处。处理器的数量并不影响程序结构，所以不管处理器个数多少，程序都可以通过线程得以简化。

linux操作系统使用符合POSIX线程作为系统标准线程，该POSIX线程标准定义了一整套操作线程的API。

 

2. 线程标识

与进程有一个ID一样，每个线程有一个线程ID，所不同的是，进程ID在整个系统中是唯一的，而线程是依附于进程的，其线程ID只有在所属的进程中才有意义。线程ID用pthread_t表示。?

1 2 3

//pthread_self直接返回调用线程的ID include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void);

判断两个线程ID的大小是没有任何意义的，但有时可能需要判断两个给定的线程ID是否相等，使用以下接口：?

1 2 3

//pthread_equal如果t1和t2所指定的线程ID相同，返回0；否则返回非0值。 include <pthread.h> int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

 

3. 线程创建

一个线程的生命周期起始于它被创建的那一刻，创建线程的接口：?

1 2 3

#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

函数参数：?

1 2 3 4

thread(输出参数)，由pthread_create在线程创建成功后返回的线程句柄，该句柄在后续操 作线程的API中用于标志该新建的线程； start_routine(输入参数)，新建线程的入口函数； arg(输入参数)，传递给新线程入口函数的参数； attr(输入参数)，指定新建线程的属性，如线程栈大小等；如果值为NULL，表示使用系统默认属性。

函数返回值：?

1 2	成功，返回0； 失败，返回相关错误码。

需要注意：

1.主线程，这是一个进程的初始线程，其入口函数为main函数。
2.新线程的运行时机，一个线程被创建之后有可能不会被马上执行，甚至，在创建它的线程结束后还没被执行；也有可能新线程在当前线程从pthread_create前就已经在运行，甚至，在pthread_create前从当前线程返回前新线程就已经执行完毕。

程序实例?

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>   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 *thread_func(void *arg){  printids("new thread: ");  return ((void*)0); } int main() {  int err;  pthread_t tid;  err = pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);  if (err != 0) {   fprintf(stderr,"create thread fail.\n");  exit(-1);  }  printids("main thread:");  sleep(1);  return 0; }

注意上述的程序中，主线程休眠一秒，如果不休眠，则主线程不休眠，则其可能会退出，这样新线程可能不会被运行，我自己注释掉sleep函数，发现好多次才能让新线程输出。

编译命令：?

1	gcc -o thread thread.c -lpthread

运行结果如下：?

1 2	main thread:, pid 889 tid 139846854309696 (0x7f30a212f740) new thread: , pid 889 tid 139846845961984 (0x7f30a1939700)

可以看到两个线程的进程ID是相同的。其共享进程中的资源。

 

4. 线程终止

线程的终止分两种形式：被动终止和主动终止

被动终止有两种方式：

1.线程所在进程终止，任意线程执行exit、_Exit或者_exit函数，都会导致进程终止，从而导致依附于该进程的所有线程终止。
2.其他线程调用pthread_cancel请求取消该线程。

主动终止也有两种方式：

1.在线程的入口函数中执行return语句，main函数(主线程入口函数)执行return语句会导致进程终止，从而导致依附于该进程的所有线程终止。
2.线程调用pthread_exit函数，main函数(主线程入口函数)调用pthread_exit函数， 主线程终止，但如果该进程内还有其他线程存在，进程会继续存在，进程内其他线程继续运行。

线程终止函数：?

1 2	include <pthread.h> void pthread_exit(void *retval);

线程调用pthread_exit函数会导致该调用线程终止，并且返回由retval指定的内容。 
注意:retval不能指向该线程的栈空间，否则可能成为野指针！

 

5. 管理线程的终止

 

5.1 线程的连接

一个线程的终止对于另外一个线程而言是一种异步的事件，有时我们想等待某个ID的线程终止了再去执行某些操作，pthread_join函数为我们提供了这种功能，该功能称为线程的连接：

?

1 2	include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数说明：

?

1 2	thread(输入参数)，指定我们希望等待的线程 retval(输出参数)，我们等待的线程终止时的返回值，就是在线程入口函数中return的值或者 调用pthread_exit函数的参数

返回值：

?

1 2	成功时，返回0 错误时，返回正数错误码

当线程X连接线程Y时，如果线程Y仍在运行，则线程X会阻塞直到线程Y终止；如果线程Y在被连接之前已经终止了，那么线程X的连接调用会立即返回。

连接线程其实还有另外一层意义，一个线程终止后，如果没有人对它进行连接，那么该终止线程占用的资源，系统将无法回收，而该终止线程也会成为僵尸线程。因此，当我们去连接某个线程时，其实也是在告诉系统该终止线程的资源可以回收了。

注意:对于一个已经被连接过的线程再次执行连接操作， 将会导致无法预知的行为！

 

5.2 线程的分离

有时我们并不在乎某个线程是不是已经终止了，我们只是希望如果某个线程终止了，系统能自动回收掉该终止线程所占用的资源。pthread_detach函数为我们提供了这个功能，该功能称为线程的分离：?

1 2	#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t thread);

默认情况下，一个线程终止了，是需要在被连接后系统才能回收其占有的资源的。如果我们调用pthread_detach函数去分离某个线程，那么该线程终止后系统将自动回收其资源?

/* * 文件名： thread_sample1.c * 描述：演示线程基本操作 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h>   /*子线程1入口函数*/ void *thread_routine1(void *arg) {  fprintf(stdout, "thread1: hello world!\n");  sleep(1);  /*子线程1在此退出*/  return NULL; }   /*子线程2入口函数*/ void *thread_routine2(void *arg) {    fprintf(stdout, "thread2: I'm running...\n");  pthread_t main_thread = (pthread_t)arg;    /*分离自我，不能再被连接*/  pthread_detach(pthread_self());    /*判断主线程ID与子线程2ID是否相等*/  if (!pthread_equal(main_thread, pthread_self())) {   fprintf(stdout, "thread2: main thread id is not equal thread2\n");  }    /*等待主线程终止*/  pthread_join(main_thread, NULL);  fprintf(stdout, "thread2: main thread exit!\n");    fprintf(stdout, "thread2: exit!\n");  fprintf(stdout, "thread2: process exit!\n");  /*子线程2在此终止，进程退出*/  pthread_exit(NULL); }   int main(int argc, char *argv[]) {    /*创建子线程1*/  pthread_t t1;  if (pthread_create(&t1, NULL, thread_routine1, NULL)!=0) {   fprintf(stderr, "create thread fail.\n");   exit(-1);  }  /*等待子线程1终止*/  pthread_join(t1, NULL);  fprintf(stdout, "main thread: thread1 terminated!\n\n");    /*创建子线程2，并将主线程ID传递给子线程2*/  pthread_t t2;  if (pthread_create(&t2, NULL, thread_routine2, (void *)pthread_self())!=0) {   fprintf(stderr, "create thread fail.\n");   exit(-1);  }    fprintf(stdout, "main thread: sleeping...\n");  sleep(3);  /*主线程使用pthread_exit函数终止，进程继续存在*/  fprintf(stdout, "main thread: exit!\n");  pthread_exit(NULL);    fprintf(stdout, "main thread: never reach here!\n");  return 0; }

最终的执行结果如下：

?

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

thread1: hello world! main thread: thread1 terminated!   main thread: sleeping... thread2: I'm running... thread2: main thread id is not equal thread2 main thread: exit! thread2: main thread exit! thread2: exit! thread2: process exit!

 

总结

以上就是本文关于Linux多线程编程快速入门的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！