POSIX多線程——基本線程管理函數介紹

POSIX基本的幾個線程管理函數見下表：

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                     POSIX函數                                                         描述

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                    pthread_create                                   創建一個線程

                    pthread_self                                       找出自己的線程ID

                    pthread_equal                                    測試2個線程ID是否相等

                    pthread_detach                                  設置線程以釋放資源

                    pthread_join                                        等待一個線程

                    pthread_cancel                                   終止另一個線程

                    pthread_exit                                        退出線程，而不退出進程

                    pthread_kill                                         向線程發送一個信號

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（1）線程ID、獲取和比較

POSIX線程由一個pthread_t類型的ID來引用。線程可以通過調用pthread_self ()函數獲得自己的線程ID，這裏沒有對pthread_self 定義錯誤。

 

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概要：

#include <pthread.h>                     

pthread_t   pthread_self (void);   

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由於pthread_t  可能是一個結構，所以不能由==來直接進行比較。這裏可以使用函數pthread_equal()來比較線程ID是否相等,這裏沒有對pthread_equal定錯誤，如果兩個線程ID相等，返回非0值，否則返回0.

 

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概要：

#include <pthread.h>                     

int   pthread_equal(pthread_t  t1, pthread_t  t2 );   

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（2）創建線程

可以使用pthread_create()創建一個線程。POSIX的pthread_create（）創建的線程是可以直接運行的，而不需要一個單獨的啓動操作。

 

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概要：

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

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在上述函數中，thread指向新創建的線程ID；參數attr表示一個封裝了線程各種屬性的屬性對象（比如棧大小、調度等信息，後面會專門介紹），如果attr爲NULL，則使用默認屬性進行創建；第三個參數start_routine是線程開始執行時調用的函數名字；第四個參數arg指針指向的數據是start_routine的參數。如果成功，函數返回0，否則返回非零錯誤碼。

 

下面例子中的代碼就是連續創建10個線程，線程中執行的代碼僅爲打印自己的線程ID，和所屬進程ID：

 

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

 

void *print_thread(int *i)
{
 fprintf(stderr,"number:%d,pid:%d,tid:%lld.\n",*i,getpid(),(long long)pthread_self());
      return NULL;
}

 

int main(int argc, char* argv[ ] )
{
 pthread_t tids[10];
 int i;

 for(i=0;i<10;i++)
 {
  if(pthread_create(&tids[i],NULL,print_thread,&i)==-1)
  {
   fprintf(stderr,"\nERROR: fail to creat thread.");
   tids[i]= pthread_self();
  }
 }
 return 0;
}

執行結果：
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./thr
number:0,pid:5579,tid:3085089680.
number:1,pid:5579,tid:3076696976.
number:2,pid:5579,tid:3068304272.
number:3,pid:5579,tid:3059911568.
number:4,pid:5579,tid:3051518864.
number:5,pid:5579,tid:3043126160.
number:6,pid:5579,tid:3034733456.
number:7,pid:5579,tid:3026340752.
number:8,pid:5579,tid:3017948048.
number:9,pid:5579,tid:3009555344.
gaolu@gaolu-desktop:~$

 

（3）線程的分離（detach）和連接(join)

一般情況下，線程在退出時，是不會釋放它的資源的；

 

如果將線程分離，即創建線程以後調用pthread_detach(tid)或者線程自身調用pthread_detach(pthread_self())都可以，它設置線程的內部選項來說明，線程退出以後存儲空間可以被重新收回，分離線程退出時不會報告他們的狀態。

 

如果線程沒有分離，那麼它是可以接合（join）的，pthread_join和進程級別的函數wait_pid非常類似，該函數將調用線程掛起，直到第一個參數指定的目標線程終止爲止。如果創建線程對子線程調用了pthread_join(), 子線程退出以後，資源在進程退出以後被回收。參數value_ptr爲指向返回值的指針，這個返回值是目標線程return 或者傳遞給pthread_exit（）的。

 

爲了防止內存泄漏，長時間運行的線程最終應該爲每個線程調用pthread_join() 或者pthread_detach（）。

 

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概要：

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t th, void **value_ptr )
int pthread_detach(pthread_t thread )
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下面一個示例程序演示了pthread_detach和pthread_join之間的關係。

 

（1）子線程將自己detach了，這種情況下線程是不能被join的。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void *print_thread(void *ptr)
{
 if(pthread_detach(pthread_self())==0)
 {
      fprintf(stderr,"tid:%lld,I have detached myself successfully.\n",(long long)pthread_self( ) );
 }
 else
 {
      fprintf(stderr,"\nERROR:detach failed.");
 }
      return NULL;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
 pthread_t tid;
 int *exitcode;

 if(pthread_create(&tid,NULL,print_thread,NULL)==-1)
 {
      fprintf(stderr,"\nERROR: fail to creat thread.");
 }
 fprintf(stderr,"my pid is %d.\n",getpid());
 if(pthread_join(tid,&exitcode)!=0)
 {
      fprintf(stderr,"ERROR: fail to join thread.\n");
 }
 else
 {
      fprintf(stderr,"parent end successfully.\n");
 }
 
 return 0;
}
gaolu@gaolu-desktop:~$ ./thr
tid:3084360592,I have detached myself successfully.
my pid is 5652.
ERROR: fail to join thread.
gaolu@gaolu-desktop:~$

 

（2）修改創建的線程只是做了普通的打印信息，join可以執行成功。

void *print_thread(void *ptr)
{

     fprintf(stderr,"My tid:%lld.\n",(long long)pthread_self());

}

gaolu@gaolu-desktop:~$ ./thr
My tid:3085216656.
my pid is 5702.
parent end successfully.
gaolu@gaolu-desktop:~$

（4）線程退出和取消

線程return一個指針value_ptr的相當於隱式地調用了pthread_exit(value_ptr)函數。如果進程的最後一個線程調用了pthread_exit，進程就會帶着狀態返回值0退出。

 

對於一個被join了的線程來說，其返回值vlaue_ptr是可用的。也就是說value_ptr一定是要指向線程結束以後還存在的數據------這個問題可以通過幾種方式解決：比如創建線程給被創建的線程傳遞參數時，參數中傳遞一個指針，作爲被創建線程的返回值，這樣返回值是位於創建線程的棧上；另外在被創建線程malloc內存，將指針作爲返回值使用也可以。

 

另外，線程可以通過取消機制迫使其他線程返回。線程通過執行pthread_cancel（）來請求取消另一個線程，該函數在發出取消請求以後就返回了，而不需要阻塞；而實際結果由目標線程的類型和取消狀態決定（狀態可以通過函數設置的）。

 

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概要：

#include <pthread.h>

int pthread_exit(void *value_ptr );

int pthread_cancel( pthread_t thread );

int pthread_setcancelstate (int state, int *oldstate);

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如果線程收到cancel的請求時，處於PTHREAD_CANCEL_ENABLE，它就接受取消請求；否則如果處於PTHREAD_CANCEL_DISABLE的狀態，取消請求就會被保持在掛起狀態。默認情況下，線程處於PTHREAD_CANCEL_ENABLE狀態。