线程基本操作

1.创建线程

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrit attr,

                   void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);

 

当函数返回时，tidp指向内核分配给线程的ID，attr表示线程的属性，一般设为NULL，

start_rtn是个函数指针，start_rtn指向的函数是线程要执行的函数，一旦pthread_create成功返回，线程创建，就从start_rtn指向的函数开始执行代码。当从这个函数返回时，线程就停止运行了。

arg是start_rtn所指向的函数的参数，在线程开始执行时，该参数由内核负责传递给线程。

 

pthread_create函数成功调用返回0.

如果创建线程失败，返回的是错误编号。

 

2.向线程体函数传递参数

pthread_creat函数在创建线程时由内核向新线程传递参数，如果需要传递多个参数则需要将所有参数组织在一个结构体内，再将结构体的地址作为参数传给新线程。

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

#define BUFS PIPE_BUF //PIPE_BUF管道默认一次性读写的数据长度


struct arg_struct {
    char arg1[10];
    int arg2;
    float arg3;
};

typedef struct arg_struct ARG;

void *thread_func(void *arg)
{
    ARG *p=(ARG *)arg;
    printf("arg1 is : %s,arg2 is:%d, arg3 is :%f\n",p->arg1,p->arg2,p->arg3);

    return NULL;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    pthread_t tid;
    ARG arg;
    int err;

    strcpy(arg.arg1,argv[1]);
    arg.arg2 = atoi(argv[2]);
    arg.arg3 = atof(argv[3]);


    err = pthread_create(&tid,NULL,thread_func,(void *)&arg);

    if(err !=0)
    {
        printf("create thread thread_func failed:%s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }

    return 0;
}

编译程序：#gcc -lpthread struct_arg.c -o struct_arg

要加上pthread库 -lpthread

 

3.线程访问资源的限制

在线程执行的过程中可以访问进程的资源，下面的例子在main函数创建了一个结构体，并初始化之，该结构体既有栈数据成员指针，又有堆数据成员 指针。main线程睡眠10s，让子线程先执行，在线程thread_func()执行后，结构体数据增加。main线程使用的是已经发生改变的数据。

 

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


typedef struct arg_struct{
    int *heap;
    int *stack;
}ARG;

FILE *fp=NULL;

void *thread_func(void *arg)
{
    ARG *p;
    p=(ARG *)arg;

    (*p->heap)++; //堆数据递增
    (*p->stack)++; //栈数据递增

    fprintf(fp,"new thread heap:%d , stack:%d\n",*(p->heap),*(p->stack));
    printf("the new thread done\n");

    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid;
    ARG arg;
    int *heap;
    int stack;
    int err;

    heap=(int *)malloc(1*sizeof(int));

    if(heap==NULL)
    {
        perror("failed to malloc!\n");
        exit(1);
    }

    *heap = 2;
    stack = 3;

    arg.heap=heap;
    arg.stack=&stack;

    if((fp=fopen("test.txt","wb"))==NULL){
        perror("fail to open");
        exit(1);
    }

    err = pthread_create(&tid, NULL,thread_func,(void *)&arg);
    if(err!=0)
    {
        printf("failed to create thread %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }

    sleep(10);

    (*heap)++;
    stack++;

    fprintf(fp,"main thread: heap:%d,stack:%d\n",*(arg.heap),*(arg.stack));
    printf("the main thread done!\n");

    fclose(fp);

    free(heap);

    exit(0);
}

test.txt文件的内容：
new thread heap:3 , stack:4
main thread: heap:4,stack:5

5.终止线程

线程的退出方式有三种：

（1）线程体函数从启动线程中返回，return

（2）线程被另一个线程终止。类似于一个进程被另一个进程调用kill函数杀死

（3）线程自行调用pthread_exit()退出。

pthread_exit()用于线程退出，可以指定返回值，以便其他线程通过pthread_join（）函数获取该线程的返回值

return，是函数返回，不一定是线程函数。 只有线程函数return，线程才会退出
exit（）是进程退出，如果在线程函数中调用exit，那该线程的进程也就会退出。。。会导致该线程所在进程的其他线程退出。慎重使用exit()。

linux环境下使用pthread_exit来终止进程，

#include

void pthread_exit(void *rval_ptr);

参数是一个指向任意类型的指针，该指针指向的区域存储退出信息，该信息类似于传递给新线程的参数，可以将多个信息组织成一个结构体。

 

当一个线程结束运行时，其结束信息的地址保存在内核中，其他的线程可以引用此线程的结束信息。

linux环境下使用pthread_join函数来访问指定线程的结束信息。

int pthread_join(pthread_t tid,void **rval_ptr);

 

第一个参数表示需要取得结束信息的线程，如果该线程还在运行中，那么pthread_join函数会导致调用线程的阻塞，直到指定的线程结束执 行为止。如果指定线程的线程ID和调用线程不属于同一个进程，则pthread_join函数出错返回。这一点说明不同进程的线程之间的通信远不像属于同 一进程的线程那样简单，事实上其通信方式类似于进程之间的通信方式。

 

第二个参数是一个指向任意类型指针的指针。由于pthread_join函数负责从内核中得到指定线程结束信息的地址，这是一个指针，因为要在内核中改变它的值，所以该参数的类型为指针的指针。如果线程由于线程体函数返回或者调用pthread_exit函数退出，则rval_ptr指向的是退出信息的首地址，如果线程由于被其他线程取消而退出，则rval_ptr被设置为PTHREAD_CANCELED.

 

如果调用线程对指定线程的退出信息并不关心，可以讲rval_ptr参数设置为NULL，这时调用线程仅仅等待指定线程结束执行，而不获得线程退出信息。如果成功得到指定线程的退出信息，pthread_join函数返回0，失败则返回错误号。

 

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

void *func1(void *arg)
{
    printf("the first\n");
    return (void *)1;
}

void *func2(void *arg)
{
    printf("the second\n");
    pthread_exit((void*)3);
    printf("should not be here!\n");
}

void *func3(void *arg)
{
    sleep(10);
    printf("the third,sleep 10 seconds\n");

    return NULL;
}

int main(void)
{
   pthread_t tid1,tid2,tid3;
   void *res;
   int err;

    //thread1
    err = pthread_create(&tid1, NULL,func1,NULL); //创建第一个线程
    if(err!=0)
    {
        printf("failed to create thread %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }

    err = pthread_join(tid1,&res); //等待线程退出，并获得退出消息
    if(err!=0)
    {
        printf("can't join thread1 %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("result from thread1:%d\n",(unsigned int )(res));//输出提示信息

    //thread2
    err = pthread_create(&tid2, NULL,func2,NULL);
    if(err!=0)
    {
        printf("failed to create thread %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }

    err = pthread_join(tid2,&res); //等待线程退出，并获得退出消息
    if(err!=0)
    {
        printf("can't join thread2 %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("result from thread2:%d\n",(unsigned int )(res));//输出提示信息


    //thread3
    err = pthread_create(&tid3, NULL,func3,NULL);
    if(err!=0)
    {
        printf("failed to create thread %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }

    err = pthread_join(tid3,&res); //等待线程退出，并获得退出消息
    if(err!=0)
    {
        printf("can't join thread2 %s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }
    printf("result from thread3:%d\n",(unsigned int )(res));//输出提示信息

    printf("the third thread is done\n");
    return 0;

}

the first
result from thread1:1
the second
result from thread2:3
（10s钟之后）
the third,sleep 10 seconds
result from thread3:0
the third thread is done

6.正确得到线程退出信息的方法
在线程结束运行后，linux内核中保存的只是存储退出信息内存区域的首地址，而并未将退出信息实际保存在内核中，因此，在线程结束运行后，其保存退出信息的内存区域仍然是有效的。所以不能将退出信息存储在局部变量中，而应该使用动态分配的内存或者全局变量。

 

就是说数据不要保存在函数的栈帧中，

 

7.取消一个线程的运行

一个进程可以通过发送信号的方式使另一个进程结束运行，如调用kill函数发送SIGKILL信号。同进程一样，一个线程也可以被另一个线程取消掉。

linux环境下使用pthread_cancel函数取消另一个线程

int pthread_cancel(pthread_t tid);

 

参数是实际要取消线程的ID，取消成功，返回0，失败返回错误编号。

调用该函数等效于线程自己调用pthread_exit(PTHREAD_CANCELED);

 

8.线程退出函数

同进程一样，一个线程在退出时可以调用用户设置好的函数，这些函数称为线程清理程序，记录在栈中，linux环境下使用pthread_cleanup_push函数添加一个清理程序记录，使用pthread_cleanup_pop函数调用清理程序。

void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void *),void *arg);

void pthread_cleanup_pop(int execute);

 

push函数的第一个参数是一个函数指针，指向清理程序，清理程序是一个没有返回值的函数，其参数是一个任意类型的指针。

pop函数的参数表示是否执行栈顶的清理程序，参数execute为0，表示不执行，但是将栈顶的清理程序记录出栈；参数非零，表示执行栈顶清理程序，执行之后该记录也会出栈。

 

从pthread_cleanup_push的调用点到pthread_cleanup_pop 之间的程序段中的终止动作（包括pthread_exit和异常终止，不包括return）都将执行pthread_cleanup_push所指定的清理函数。

 

PS:

linux环境，sleep可以用于线程或进程的睡眠。

 sleep的安全性问题：（从网上搜得）

unix 环境高级编程有对sleep详细说明

在线程中使用sleep 不安全的原因是在有些平台下sleep是用alarm函数实现的，与信号相关，而信号是针对于进程的, 在线程下使用不安全。

FreeBSD5.2.1、linux 2.4.22和Mac 0SX 10.3 用nanosleep提供延迟。该函数可以使sleep的实现与信号无关.

还有一法，select:

select( 1, NULL, NULL, NULL, & timeout );