Linux 多线程讲解

学东西，往往实例才是最让人感兴趣的，老是学基础理论，不动手，感觉没有成就感，呵呵。

下面先来一个实例。我们通过创建两个线程来实现对一个数的递加。
或许这个实例没有实际运用的价值，但是稍微改动一下，我们就可以用到其他地方去拉。之前自己编译过，好像有问题，不过后面的讲解很通俗易懂，所以就转载啦。有时间自己弄一弄，争取编译过。

下面是我们的代码：

/*thread_example.c : c multiple thread programming in linux 

 *author : falcon *E-mail : [e-mail] */

 #include

 #include

 #include

 #include

 #define MAX 10 

pthread_t thread[2]; 

pthread_mutex_t mut; 

int number=0, i; 

void *thread1() 

{ printf ("thread1 : I'm thread 1\n");

 for (i = 0; i < MAX; i++) 

 { printf("thread1 : number = %d\n",number); 

 pthread_mutex_lock(&mut);

 number++;

 pthread_mutex_unlock(&mut); 

 sleep(2); 

 }

 printf("thread1 :主函数在等我完成任务吗？\n"); 

 pthread_exit(NULL); 

}

 void *thread2() 

{ printf("thread2 : I'm thread 2\n"); 

 for (i = 0; i < MAX; i++)

 { printf("thread2 : number = %d\n",number); 

 pthread_mutex_lock(&mut); 

 number++; 

 pthread_mutex_unlock(&mut); 

 sleep(3); 

 }

 printf("thread2 :主函数在等我完成任务吗？\n"); 

 pthread_exit(NULL);

 }

 void thread_create(void) 

{ int temp;

 memset(&thread, 0, sizeof(thread)); //comment1 /*创建线程*/ 

 if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0) //comment2

 printf("线程1创建失败!\n");

 else printf("线程1被创建\n");

 if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0) //comment3 

 printf("线程2创建失败"); 

 else printf("线程2被创建\n"); 

}

 void thread_wait(void)

 { /*等待线程结束*/ 

 if(thread[0] !=0)

 { //comment4 pthread_join(thread[0],NULL);

 printf("线程1已经结束\n");

 }

 if(thread[1] !=0) { 

 //comment5 

 pthread_join(thread[1],NULL);

 printf("线程2已经结束\n"); 

 } 

}

 int main() { 

 /*用默认属性初始化互斥锁*/

 pthread_mutex_init(&mut,NULL);

 printf("我是主函数哦，我正在创建线程，呵呵\n"); 

 thread_create();

 printf("我是主函数哦，我正在等待线程完成任务阿，呵呵\n"); 

 thread_wait();

 return 0;

 }

下面我们先来编译、执行一下

引文:

falcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ gcc -lpthread -o thread_example thread_example.c
falcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ ./thread_example
我是主函数哦，我正在创建线程，呵呵
线程1被创建
线程2被创建
我是主函数哦，我正在等待线程完成任务阿，呵呵
thread1 : I'm thread 1
thread1 : number = 0
thread2 : I'm thread 2
thread2 : number = 1
thread1 : number = 2
thread2 : number = 3
thread1 : number = 4
thread2 : number = 5
thread1 : number = 6
thread1 : number = 7
thread2 : number = 8
thread1 : number = 9
thread2 : number = 10
thread1 :主函数在等我完成任务吗？
线程1已经结束
thread2 :主函数在等我完成任务吗？
线程2已经结束

实例代码里头的注释应该比较清楚了吧，下面我把网路上介绍上面涉及到的几个函数和变量给引用过来。

引文:

线程相关操作

一 pthread_t

pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义：
　　typedef unsigned long int pthread_t;
　　它是一个线程的标识符。

二 pthread_create

函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为：
　　extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
　　void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
　　第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。这里，我们的函数thread不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。对线程属性的设定和修改我们将在下一节阐述。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。

三 pthread_join pthread_exit
　　
函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为：
　　extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
　　第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为：
　　extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
　　唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL，这个值将被传递给 thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。
　　在这一节里，我们编写了一个最简单的线程，并掌握了最常用的三个函数pthread_create，pthread_join和pthread_exit。下面，我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。


互斥锁相关

互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。

一 pthread_mutex_init

函数pthread_mutex_init用来生成一个互斥锁。NULL参数表明使用默认属性。如果需要声明特定属性的互斥锁，须调用函数 pthread_mutexattr_init。函数pthread_mutexattr_setpshared和函数 pthread_mutexattr_settype用来设置互斥锁属性。前一个函数设置属性pshared，它有两个取值， PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用来不同进程中的线程同步，后者用于同步本进程的不同线程。在上面的例子中，我们使用的是默认属性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。后者用来设置互斥锁类型，可选的类型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它们分别定义了不同的上所、解锁机制，一般情况下，选用最后一个默认属性。

二 pthread_mutex_lock pthread_mutex_unlock pthread_delay_np 

　　 pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁，此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止，均被上锁，即同一时间只能被一个线程调用执行。当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那此线程被阻塞，即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁。

注意：

1 需要说明的是，上面的两处sleep不光是为了演示的需要，也是为了让线程睡眠一段时间，让线程释放互斥锁，等待另一个线程使用此锁。下面的参考资料1里头说明了该问题。但是在linux下好像没有pthread_delay_np那个函数（我试了一下，提示没有定义该函数的引用），所以我用了sleep来代替，不过参考资料2中给出另一种方法，好像是通过pthread_cond_timedwait来代替，里头给出了一种实现的办法。

2 请千万要注意里头的注释comment1-5，那是我花了几个小时才找出的问题所在。
如果没有comment1和comment4,comment5,将导致在pthread_join的时候出现段错误，另外，上面的comment2和comment3是根源所在，所以千万要记得写全代码。因为上面的线程可能没有创建成功，导致下面不可能等到那个线程结束，而在用pthread_join的时候出现段错误（访问了未知的内存区）。另外，在使用memset的时候，需要包含string.h头文件哦


参考资料：

1。Linux下的多线程编程

2。pthread_delay_np（这里头有个关于posix条件变量的例子）

3。pthread_join和段错误（非常感谢这里头的哥们，千万要看哦）

4。posix线程编程指南［学习linux下多线程，不看这个你会后悔的］