【Linux學習】之線程操作

前 言

        介紹在Linux 下線程的創建和基本的使用. Linux 下的線程是一個非常複雜的問題,由於我對線程的學習不是很好,我在這裏只是簡單的介紹線程的創建和基本的使用,關於線程的高級使用(如線程的屬性,線程的互斥,線程的同步等等問題)可以參考我後面給出的資料. 現在關於線程的資料在網絡上可以找到許多英文資料,後面我羅列了許多鏈接,對線程的高級屬性感興趣的話可以參考一下. 等到我對線程的瞭解比較深刻的時候,我回來完成這篇文章.如果您對線程瞭解的詳盡我也非常高興能夠由您來完善.

        先介紹什麼是線程.我們編寫的程序大多數可以看成是單線程的.就是程序是按照一定的順序來執行.如果我們使用線程的話,程序就會在我們創建線成的地方分叉,變成兩個"程序"在執行.粗略的看來好象和子進程差不多的,其實不然.子進程是通過拷貝父進程的地址空間來執行的.而線程是通過共享程序代碼來執行的,講的通俗一點就是線程的相同的代碼會被執行幾次.使用線程的好處是可以節省資源,由於線程是通過共享代碼的,所以沒有進程調度那麼複雜。

1.線程的創建和使用

線程的創建是用下面的幾個函數來實現的.

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

pthread_create 創建一個線程,thread 是用來表明創建線程的ID,attr 指出線程創建時候的屬性,我們用NULL 來表明使用缺省屬性.start_routine 函數指針是線程創建成功後開始執行的函數,arg 是這個函數的唯一一個參數.表明傳遞給start_routine 的參數. pthread_exit 函數和exit 函數類似用來退出線程.這個函數結束線程,釋放函數的資源,並在最後阻塞,直到其他線程使用pthread_join 函數等待它.然後將*retval 的值傳遞給**thread_return.由於這個函數釋放所以的函數資源,所以retval 不能夠指向函數的局部變量. pthread_join 和wait 調用一樣用來等待指定的線程. 下面我們使用一個實例來解釋一下使用方法.在實踐中,我們經常要備份一些文件.下面這個程序可以實現當前目錄下的所有文件備份.備份後的後綴名爲bak

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <dirent.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/time.h>
#define BUFFER 512
struct copy_file {
    int infile;
    int outfile;
};
void *copy(void *arg)
{
    int infile,outfile;
    int bytes_read,bytes_write,*bytes_copy_p;
    char buffer[BUFFER],*buffer_p;
    struct copy_file *file=(struct copy_file *)arg;
    infile=file->;infile;
    outfile=file->;outfile;
    /* 因爲線程退出時,所有的變量空間都要被釋放,所以我們只好自己分配內存了 */
    bytes_copy_p=(int *)malloc(sizeof(int)))==NULL) pthread_exit(NULL);
    bytes_read=bytes_write=0;
    *bytes_copy_p=0;
    /* 還記得怎麼拷貝文件嗎 */
    while((bytes_read=read(infile,buffer,BUFFER))!=0)
    {
        if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR))break;
        else if(bytes_read>;0)
        {
            buffer_p=buffer;
            while((bytes_write=write(outfile,buffer_p,bytes_read))!=0)
            {
                if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;
                else if(bytes_write==bytes_read)break;
                else if(bytes_write>;0)
                {
                    buffer_p+=bytes_write;
                    bytes_read-=bytes_write;
                }
            }
            if(bytes_write==-1)break;
            *bytes_copy_p+=bytes_read;
        }
    }
    close(infile);
    close(outfile);
    pthread_exit(bytes_copy_p);
}
int main(int argc,char **argv)
{
    pthread_t *thread;
    struct copy_file *file;
    int byte_copy,*byte_copy_p,num,i,j;
    char filename[BUFFER];
    struct dirent **namelist;
    struct stat filestat;
    /* 得到當前路徑下面所有的文件(包含目錄)的個數 */
    if((num=scandir(".",&namelist,0,alphasort))<0)
    {
        fprintf(stderr,"Get File Num Error：%s\n\a",strerror(errno));
        exit(1);
    }
    /* 給線程分配空間,其實沒有必要這麼多的 */
    if(((thread=(pthread_t *)malloc(sizeof(pthread_t)*num))==NULL)||(file=(struct copy_file *)malloc(sizeof(struct copy_file)*num))==NULL))
    {
        fprintf(stderr,"Out Of Memory!\n\a");
        exit(1);
    }
    for(i=0,j=0;i<num;i++)
    {
        memset(filename,'\0',BUFFER);
        strcpy(filename,namelist->;d_name);
        if(stat(filename,&filestat)==-1)
        {
            fprintf(stderr,"Get File Information：%s\n\a",strerror(errno));
            exit(1);
        }
        /* 我們忽略目錄 */
        if(!S_ISREG(filestat.st_mode))continue;
        if((file[j].infile=open(filename,O_RDONLY))<0)
        {
            fprintf(stderr,"Open %s Error：%s\n\a",filename,strerror(errno));
            continue;
        }
        strcat(filename,".bak");
        if((file[j].outfile=open(filename,O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))<0)
        {
            fprintf(stderr,"Creat %s Error：%s\n\a",filename,strerror(errno));
            continue;
        }
        /* 創建線程,進行文件拷貝 */
        if(pthread_create(&thread[j],NULL,copy,(void *)&file[j])!=0)
        fprintf(stderr,"Create Thread[%d] Error：%s\n\a",i,strerror(errno));
        j++;
    }
    byte_copy=0;
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        /* 等待線程結束 */
        if(pthread_join(thread,(void **)&byte_copy_p)!=0)
            fprintf(stderr,"Thread[%d] Join Error：%s\n\a", i,strerror(errno));
        else
        {
            if(bytes_copy_p==NULL)continue;
            printf("Thread[%d] Copy %d bytes\n\a",i,*byte_copy_p);
            byte_copy+=*byte_copy_p;
            /* 釋放我們在copy 函數裏面創建的內存 */
            free(byte_copy_p);
        }
    }
    printf("Total Copy Bytes %d\n\a",byte_copy);
    free(thread);
    free(file);
    exit(0);
}

線程的介紹就到這裏了,讀者也可看看線程的其他資料.

<未完待續—作者注>