读书笔记----线程（thread）基本操作

    在进程模型建立很久之后，线程模型才被引入到UNIX系统之中，线程在上世纪60年代被提出，80年代才被广泛使用起来。

    进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本、程序全局内存和堆内存、栈以及文件描述符。因此该进程的所有线程能够访问同一存储区。与进程相同，线程也具有ID标识。但是线程ID只在它所属的进程内起作用。一个进程中的线程ID在另一个进程中无意义。当在一个进程中对多个线程进行操作时，线程ID引用相应的线程。

线程标识：

进程ID用pid_t数据类型表示，是一个非负数。线程ID则用pthread_t数据类型来表示（linux中用无符号长整形表示）。

线程比较：

#include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t tid1,pthread_t tid2);
返回值：相等则返回非0值，否则返回0；

获取线程的ID号：

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
返回值：调用线程的ID

创建线程：

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *),void *restrict arg);
返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号；

参数说明：

tidp:当pthread_create成功返回时，由tidp指向内存单元被设置为新创建线程的线程ID;

attr：用于定制各种不同的线程属性，一般为NULL;

start_rtn:表示该线程执行的函数，也就是新创建的线程从start_rtn函数的地址开始运行。该函数只有一个无类型指针参数arg（不是无类型的指针需要强制转换为无类型指针）。

arg：为线程执行函数start_rtn所需的函数。如果start_rtn函数传递的参数不止一个，那么需要将这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为arg参数传入。

例子：由于pthread不是系统默认库，故在编译的时候需要加上-lpthread参数；

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

void *myThread1(void)
{
    int i;
    for (i=0; i<3; i++)
    {
        printf("This is the 1st pthread,created by zieckey.\n");
        sleep(1);//Let this thread to sleep 1 second,and then continue to run
    }
}

void *myThread2(void)
{
    int i;
    for (i=0; i<3; i++)
    {
        printf("This is the 2st pthread,created by zieckey.\n");
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    int i=0, ret=0;
    pthread_t id1,id2;

    /*创建线程1*/
    ret = pthread_create(&id1, NULL, (void*)myThread1, NULL);
    if (ret)
    {
        printf("Create pthread error!\n");
        return 1;
    }

    /*创建线程2*/
    ret = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread2, NULL);
    if (ret)
    {
        printf("Create pthread error!\n");
        return 1;
    }

    pthread_join(id1, NULL);
    pthread_join(id2, NULL);

    return 0;
}

创建好了线程，但是线程和进程谁先运行呢？答案是进程先运行，在后面的例子中有讲解。从上面例子也可以看成，进程在创建了线程之后有个函数pthread_join()就是等待两个线程运行完毕，如果没有则进程会直接退出，造成线程不能运行。

线程终止

进程中的任意一线程调用了exit、_Exit或者_exit,那么整个进程就会终止。

单个线程可以通过以下三种方式退出，在不终止整个进程的情况下停止它的控制流。

（1）线程只是从启动例程中返回，返回值是线程的退出码。

（2）线程可以被同一进程中的其他线程取消。

（3）线程调用pthread_exit.

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *rval_ptr);

rval_ptr是一个无类型指针，与传递启动例程的单个参数类似。一般为NULL;其他线程调用pthread_jion函数可以访问到该指针。

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t thread, void **rval_ptr);
返回值：成功返回0，否则返回错误编号。

调用线程将一直阻塞，知道指定的线程调用pthread_exit、从启动例程中返回或者被取消。

线程可以通过调用pthread_cancel函数来请求取消同一进程中的其他线程

#include <pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t tid);
返回值：成功返回0，否则返回错误；

线程可以安排它退出时需要调用的函数，这样的函数称为线程清理处理程序，线程可以建立多个清理处理程序。将创建线程的例子改一下，就可以测试这个函数，让线程2取消线程1的操作。

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

void *myThread1(void)
{
    int i;
    for (i=0; i<3; i++)
    {
        printf("This is the 1st pthread,created by zieckey.\n");
        sleep(1);//Let this thread to sleep 1 second,and then continue to run
    }
}

void *myThread2(void *tid)
{
    int i,rc;
    printf("tid = %lu\n",tid);
    rc = pthread_cancel((int )tid);
    if (rc == 0)
    {
    printf("cancel success!\n");
    }
    for (i=0; i<3; i++)
    {
        printf("This is the 2st pthread,created by zieckey.\n");
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    int i=0, ret=0;
    pthread_t id1,id2;

    /*创建线程1*/
    ret = pthread_create(&id1, NULL, (void*)myThread1, NULL);
    if (ret)
    {
        printf("Create pthread error!\n");
        return 1;
    }
    else
    printf("id1 = %lu\n",id1);
    /*创建线程2*/
    ret = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread2, (void *)(id1));
    if (ret)
    {
        printf("Create pthread error!\n");
        return 1;
    }

    pthread_join(id1, NULL);
    pthread_join(id2, NULL);

    return 0;
}

这样线程1中的内容就不会被打印出来。

#include <pthread.h>

void pthread_cleanup_push(void(*rtn)(void *),void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);

这是一组进栈出栈的操作，当线程执行以下动作时调用清理函数，调用参数arg，清理函数rtn的调用顺序是由pthread_cleanup_push函数来安排的。

（1）调用pthread_exit时

（2）响应取消请求时

（3）用非零execute参数调用pthread_clean_pop时。

如果参数execute设置为0，清理函数将不被调用。无论哪种情况，pthread_cleanup_pop都将删除上一次pthread_cleanup_push调用建立的清理处理程序。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *clean(void *arg)
{
    printf("cleanup :%s  \n",(char *)arg);
    return (void *)0;
}
void *thr_fn1(void *arg)
{
    printf("thread 1 start  \n");
    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 first handler");
    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 second hadler");
    printf("thread 1 push complete  \n");
    if(arg)
    {
        return((void *)1);
    }
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_cleanup_pop(0);
    return (void *)1;
}
void *thr_fn2(void *arg)
{
    printf("thread 2 start  \n");
    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 first handler");
    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 second handler");
    printf("thread 2 push complete  \n");
    if(arg)
    {
        pthread_exit((void *)2);
    }
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_cleanup_pop(0);
    pthread_exit((void *)2);
}
int main(void)
{
    int err;
    pthread_t tid1,tid2;
    void *tret;

    err=pthread_create(&tid1,NULL,thr_fn1,(void *)1);
    if(err!=0)
    {
        printf("error .... \n");
        return -1;
    }
    err=pthread_create(&tid2,NULL,thr_fn2,(void *)1);

    if(err!=0)
    {
        printf("error .... \n");
        return -1;
    }
    err=pthread_join(tid1,&tret);
    if(err!=0)
    {
        printf("error .... \n");
        return -1;
    }
    printf("thread 1 exit code %d  \n",(int)tret);

    err=pthread_join(tid2,&tret);
    if(err!=0)
    {
        printf("error .... ");
        return -1;
    }

    printf("thread 2 exit code %d  \n",(int)tret);

    return 1;
}

进程和线程原语的比较：

进程原语                     线程原语                描述

fork                       pthread_create            创建新的控制流

exit                       pthread_exit              从现有的控制流中退出

waitpid                    pthread_join              从控制流中得到退出状态

atexit                     pthread_cleanup_push      注册在退出控制流时调用的函数

getpid                     pthread_self              获取控制流的ID

abort                      pthread_cancel            请求控制流的非正常退出

上面例子程序参考国嵌培训资料。