Linux 多線程編程

概念

原來指向main()的線程叫做主線程(main thread)
使用pthread_create()創建出來的線程，叫做子線程(child thread)
主/子線程只有在創建時才有區別, 創建完了就一視同仁, 都是一樣的獨立個體, 可以有交流、共享和私有, 但沒有上下級, 這一點和多進程一樣, 只有在創建的瞬間才有parent process 和child process 的區別, 創建完了就都是一樣的獨立個體
創建完子線程之后，兩個線程之間獨立運行，線程的執行先后次序由OS的調度算法決定
線程之間相互獨立也相互影響，因為主線程結束時，會導致進程結束，進程結束時，會導致該進程的所有線程結束
多個線程共享一個進程, 而一個進程只有一個輸出終端, So一定要調度好, 要不有的線程輸出會看不到, 最low的做法就是sleep()一下保證線程可以執行完

模型

$gcc -pthread#includepthread_self()/pthread_equal() //獲得ThreadIDpthread_attr_init()/pthread_attr_setdetachstate()/… //創建一個線程前設置 pthread_create() //創建一個線程 pthread_detach()pthread_setcancelstate()/pthread_setcanceltype() //已有一個線程后設置 pthread_kill() //向線程發送一個信號 pthread_exit() //退出線程但不退出進程 pthread_cancel() //終止另一個線程 pthread_join() //等待一個線程

pthread_self()

//返回調用線程的IDpthread_t pthread_self(void);

pthread_equal()

//對比兩個線程ID，相等返回非0,不等返回0int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

pthread_attr_init()/ pthread_attr_destroy()

//pthread_attr_init()初始化一個線程屬性對象attr，不指定attr就按默認參數進行初始化。//pthread_attr_destroy()銷毀一個線程屬性對象，銷毀的操作對使用這個attr的線程有影響//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

更改attr對象的函數

//成功返回0,失敗返回error numbertypedef struct{ int detachstate; //線程的分離狀態 int schedpolicy; //線程調度策略 struct sched_param schedparam; //線程的調度參數 int inheritsched; //線程的繼承性 int scope; //線程的作用域 size_t guardsize; //線程棧末尾的警戒緩沖區大小 int stackaddr_set; //線程的棧設置 void * stackaddr; //線程棧的位置 size_t stacksize; //線程棧的大小}pthread_attr_t;pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t* attr, int detachstate)pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t* attr, int* detachstate)PTHREAD_CREATE_JOINABLE / PTHREAD_CREAT_DETACHEDint detachstate;pthread_attr_getdetachstate(&attr,&detachstate);if(PTHREAD_CREATE_JOINABLE==detachstate) printf("1.PTHREAD_CREATE_JOINABLE\n"); //defaultpthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr, int *policy);SCHED_OTHER / SCHED_FIFO / SCHED_RRpthread_attr_setsschedchedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);struct sched_param { int sched_priority;// Scheduling priority，int sched_get_priority_max/sched_get_priority_min (int policy)};pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr, int inheritsched);pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr, int *inheritsched);PTHREAD_INHERIT_SCHED / PTHREAD_EXPLICIT_SCHEDpthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr, int *scope);PTHREAD_SCOPE_SYSTEM / PTHREAD_SCOPE_PROCESSpthread_attr_setguardsize ( pthread_attr_t *attr, size_t guardsize );pthread_attr_getguardsize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize );>0 / 0(默認1 page,當然還可以指定任意值)pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);pthread_attr_setstacksize ( pthread_attr_t *attr, size_t size );pthread_attr_getstacksize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *size );

pthread_create()

//這個函數的create有‘e’ //p代表POSIX//在調用進程中創建一個新的線程，新的線程通過激活start_routine()來開始執行，arg是start_routine()唯一的參數//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

thread:存放新線程的ID到該參數所指向的緩沖區中, pthread_t是unsigned long int
attr: 線程的屬性，給NULL表示默認方式
start_routine:指定新線程的處理函數，也就是新線程啟動之后需要執行的代碼，線程處理函數執行完畢之后，新線程終止
arg: 用于給start_routine傳遞實參(VS on_exit()) ,這個函數只支持傳遞void*型的型參，實際使用需要另外定義一個目標類型的指針，將arg強制類型轉換后得到正確的類型

pthread_detach()

//將thread表示的線程標記為detached，當一個detached的線程結束后，它占用的資源被自動釋放，其他線程也不能用pthread_join()等待//detach一個已經被detach了的線程將導致不確定的結果//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_detach(pthread_t thread);

pthread_setcancelstate()

//設置當前線程是否允許被cancel，成功返回0,失敗返回error number int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

state：設置新狀態

PTHREAD_CANCEL_ENABLE //允許取消
PTHREAD_CANCEL_DISABLE //不允許取消\

oldstate：用于帶出設置之前的舊狀態

pthread_setcanceltype()

//設置可取消性的類型，即當前線程何時被取消 //成功返回0,失敗返回error number int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

type：設置新類型

PTHREAD_CANCEL_DEFERED //延遲取消
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS //立即取消

oldtype：用于帶出設置之前的舊類型

pthread_exit()

//結束調用線程并返回一個retval值，這個值可以被同進程中的其他線程通過pthread_join()來讀取，當然，前提條件是當前線程可以被匯合/等待void pthread_exit(void *retval);

線程的3種終止方式：

簡單的從啟動例程中返回，返回值是線程的退出碼
線程可以被同一進程中的其他線程取消
線程調用pthread_exit()

pthread_cancel()

//發送一個結束請求給一個線程，是否取消以及何時取消取決于線程的屬性：state和type//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_cancel(pthread_t thread);

pthread_join()

//等待thread指定的線程終止，如果目標線程沒有終止，則當前線程進入阻塞狀態，當目標線程終止時，該函數立即返回，前提：目標線程可以被匯合/等待//如果調用pthread_join()的線程被cancel了，目標線程互保持joinable(不會被撤銷)//如果多個線程同時join一個線程，那么結果是不確定的//成功返回0,失敗返回error numberint pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

thread：線程編號
retval：二級指針的返回值
retval

不是NULL，將拷貝目標線程的狀態信息到*retval
如果目標線程被cancel了，則將PTHREAD_CANCELED防止在*retval

例子

//02join.c, 使用pthread_join等待目標線程結束#include#include#include#include //strerror()//沒有這個.h會把strerror(error)當intvoid* Calc(void* pv){ printf("primeter is %lg, area is:%lg\n",2*3.14**(int*)pv,3.14**(int*)pv**(int*)pv); return NULL; //要求有返回值，所以返回NULL}main(){ int* piRadius=(int*)malloc(sizeof(int)); printf("please input radius\n"); scanf("%d",piRadius); pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,Calc,(void*)piRadius); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); error=pthread_join(thread,NULL); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); free(piRadius); piRadius=NULL; return 0;}

//03join.c 使用pthread_join獲取目標線程的退出狀態#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ char* pc="hello"; return (void*)pc;}main(){ //創建子線程，使用pthread_create pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); if(0!=error) printf("%s",strerror(error)),exit(-1); //等待子線程結束，并獲取退出狀態信息 char* ps=NULL; error=pthread_join(thread,(void**)&ps); if(0!=error) printf("pthread_join %s\n",strerror(error)),exit(-1); printf("child thread returned:%s\n",ps); return 0;}

//使用pthread_create()創建新線程#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ //需要一個實參，我們又不需要，就可以給個NULL //判斷thread中的線程ID是否與pthread_self()的線程ID相等 int res=pthread_equal(*(pthread_t*)pv,pthread_self()); if(0!=res) printf("these two are Equal\n"); else printf("these two are Unequal\n"); int i=0; for(i=0;i<10;i++){ printf("I am the new thread\n"); sleep(1); }}int main(){ //1.準備存儲線程編號的變量 pthread_t thread; //2.創建新線程，使用pthread_create() int errno=pthread_create(&thread,NULL,task,(void*)&thread);//子線程執行完task()就結束了,使用arg把thread傳入子線程 if(0!=errno) printf("pthread_create:%s\n",strerror(errno)),exit(-1); sleep(10); printf("child thread's ID:%lu,parent thread's ID:%lu\n",thread,pthread_self());//pthread_self(),獲取當前線程自己的線程編號 return 0;}

//使用pthread_create()創建子線程，在線程處理函數中計算1~100之間的和，保存在sum中，返回該變量的地址，主線程等待子線程結束，并獲取退出狀態信息，并打印#include#include#include#includevoid* Sum(void* pv){ int i=0,sum=0; for(i=1;i<=100;i++) sum+=i; printf("%d\n",sum); return (void*)"success"; //其實return "success"就行}int main(){ pthread_t thread; int res=pthread_create(&thread,NULL,Sum,NULL); if(0!=res) printf("%s",strerror(res)),exit(-1); char *retval=NULL; res=pthread_join(thread,(void**)&retval); if(0!=res) printf("%s\n",strerror(res)),exit(-1); printf("child thread return : %s\n",retval); return 0;}

//在線程處理函數中打印1~20之間的函數，當打印到10時終止當前進程并帶出10，主線程等待并獲取退出狀態信息，打印最終結果#include#includevoid* task(void* pv){ static int i=0; for(i=1;i<=20;i++){ if(10==i) pthread_exit((void*)&i); //pthread_exit() VS exit() else printf("i=%d\n",i); } return NULL;}main(){ pthread_t thread; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); int *retval=NULL; pthread_join(thread,(void**)&retval); //沒有錯誤處理 printf("task returned:%d\n",*retval); return 0;}

//使用pthread_cancel()取消指定的線程#include#include#includevoid* task(void* pv){ pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL); //設置該線程不可取消 while(1){ printf("I am superman\n"); sleep(1); } return NULL;}void* task2(void* pv){ printf("Cancelling thread...\n"); sleep(2); pthread_cancel(*(pthread_t*)pv); printf("cancelling successfully\n");}main(){ pthread_t thread; pthread_t thread2; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); pthread_create(&thread2,NULL,task2,(void*)&thread); pthread_join(thread,NULL); pthread_join(thread2,NULL); return 0;}/*I am supermanI am supermanCancelling thread...I am supermancancelling successfullyI am superman //取消失敗了, 說明設置禁止取消成功了I am superman*/