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Linux 线程操作


标签：linux/ipc  

pthread.h ​

Linux 目前主要使用的线程接口库是 NTPL：

new posix thread library

库的文件为 pthread.h ，函数基本以 pthread_ 开头。

编译的时候需要加上链接参数 -lpthread。

这个库的函数在错误时不会重置errno ，需要手动赋值。

phtread_create() ​

线程创建

函数原型 ​

c
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数 ​

@thread ：是我们自己声明的 pid 变量，创建成功的话，函数会将 pid 保存其中。

@attr：指定线程分离还是结合的属性，目前弃用，使用 NULL 填写。

@start_routine 回调函数，是线程执行的任务。

@arg 传递给线程的参数，没有就填写NULL。

返回 ​

成功返回 0，错误返回错误码（不重置 errno）并不对 thread 参数修改。

示例 ​

c
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void*
pthread_function(void* arg)
{
  while (1) {
    printf("thread is running...\n");
    sleep(1);
  }
}

void*
thread_exec(void* arg)
{
  int data = *(int*)arg;
  while (1) {
    printf("child thread 2 is running %d ...\n", data);
    sleep(1);
  }
}

int
main(int argc, char const* argv[])
{
  pthread_t pt1, pt2;
  int ret;
  int data = 100;

  ret = pthread_create(&pt1, NULL, pthread_function, NULL);
  if (ret != 0) {
    errno = ret;
    perror("pthread_create()");
    return -1;
  }

  ret = pthread_create(&pt2, NULL, thread_exec, (void*)&data);
  if (ret != 0) {
    errno = ret;
    perror("pthread_create()");
    return -1;
  }

  while (1) {
    printf("main thread is running...\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

[!tip] Tip

可以使用结构体传多个参数。

pthread_exit() ​

线程退出

函数原型 ​

c
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);

参数 ​

@retval 线程结束的时候传出的地址，因为线程是通过回调函数的方式运行的，空间存在于栈中，所以该地址不应该是局部变量，应选择：

  1. 静态局部变量；
  2. 全局变量；
  3. 堆区变量。

返回 ​

无返回值

关于主线程退出 ​

  1. 主线程使用 return返回主函数或者exit关闭主线程，其所有子线程会立即终止；
  2. 主线程使用pthread_exit，进程不会退出，等所有子线程终止，主线程退出。

示例 ​

看pthread_join部分的示例

pthread_join() ​

合并已经终止的线程。类似线程的 wait ，函数会阻塞。

函数原型 ​

c
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数 ​

@thread 线程的 tid

@retval 线程调用 pthread_exit 时候返回的值，不想接收，可以使用 NULL。

注意点 ​

  1. 任何线程都可以等待其他线程退出
  2. 等待的线程没有结束则阻塞
  3. 线程结束，资源没有回收，可以用该函数释放

示例 ​

c
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

void *thread_exec(void *arg) {
  // static int data = 100;       // 返回静态变量

  int *data = (int *)malloc(4);   // 返回堆区变量
  *data = 50;

  // char *p = "hello";           // 返回只读区变量
  while (1) {
    printf("child thread is running ... \n");
    sleep(1);
    pthread_exit(data);
    // pthread_exit(p);
  }
}

int main(int argc, char const *argv[]) {
  pthread_t tid;
  int ret;
  // char *retval;
  int *retval;

  ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_exec, NULL);
  if (ret != 0) {
    errno = ret;
    perror("Fail to pthread_create");
    return -1;
  }

  while (1) {
    printf("main thread is running ...\n");
    pthread_join(tid, (void**)&retval);
    printf("retval: %d\n", *retval);
    // printf("retval: %s\n", retval);
    sleep(5);
  }
  return 0;
}

pthread_detach() ​

线程分为结合式和分离式，通过 pthread_create创建的线程是结合式的，它的特点是，子线程退出的时候，需要主线程释放资源，而分离式的则会有系统自动释放。这个函数可以用于分离结合式的线程。

函数原型 ​

c
int pthread_detach(pthread_t thread);

示例 ​

就不写了，主线程里创建子线程后调用 pthread_detach(tid)，就不需要最后再用 join 回收了。

pthread_cancel() ​

取消一个线程，类似于发结束信号。

函数原型 ​

c
int pthread_cancel(pthread_t thread);

于 pthread_exit 的区别在于，这个函数可以通过别的线程结束指定特定线程，相当于自杀和他杀的区别。因为是强制结束，所以也没有返回值了。

线程间通讯 ​

Linux 线程间通信

练习 ​

在主函数中创建一个数组 int a[5] = {10,20,30,40,50}在子线程中将数组循环打印出来。

c
#include <errno.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

struct array
{
  int a[5];
  int len;
};

void*
thread_show(void* arg)
{
  int i = 0;
  struct array* test = (struct array*)arg;
  printf("child thread is running ....\n");
  for (i = 0; i < test->len; i++) {
    printf("%d\t", test->a[i]);
  }
  printf("\n");
}

int
main(int argc, char const* argv[])
{
  struct array test;
  int i = 0;
  pthread_t tid;

  test.len = 5;

  for (i = 0; i < test.len; i++) {
    scanf("%d", &test.a[i]);
  }

  pthread_create(&tid, NULL, thread_show, (void*)&test);

  while (1) {
    printf("main thread is running ...\n");
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

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