Linux pthread線程怎么創建與使用

本篇內容介紹了“Linux pthread線程怎么創建與使用”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

1.前言

線程與進程的區別 

（1）進程: 是操作系統調度最小單位。 Linux下可以通過ps、top等命令查看進程的詳細信息。 

（2）線程: 是進程調度的最小單位，每個進程都有一個主線程。在進程里主要做事情就是線程。

（3）在全系統中，進程ID是唯一標識，對于進程的管理都是通過PID來實現的。每創建一個進程，內核去中就會創建一個結構體來存儲該進程的全部信息，每一個存儲進程信息的節點也都保存著自己的PID。需要管理該進程時就通過這個ID來實現(比如發送信號)。當子進程結束要回收時(子進程調用exit()退出或代碼執行完)，需要通過wait()系統調用來進行，未回收的消亡進程會成為僵尸進程，其進程實體已經不復存在，但會虛占PID資源，因此回收是有必要的。

對于線程而言，若要主動終止需要調用pthread_exit() ，主線程需要調用pthread_join()來回收(前提是該線程沒有設置 “分離屬性”)。像線發送線程信號也是通過線程ID實現

進程間的通信方式： 

A.共享內存 B.消息隊列 C.信號量 D.有名管道 E.無名管道 F.信號 G.文件 H.socket 

線程間的通信方式: 

A.互斥量 B.自旋鎖 C.條件變量 D.讀寫鎖 E.線程信號 F.全局變量

進程間采用的通信方式要么需要切換內核上下文，要么要與外設訪問(有名管道，文件)。所以速度會比較慢。而線程采用自己特有的通信方式的話，基本都在自己的進程空間內完成，不存在切換，所以通信速度會較快。也就是說，進程間與線程間分別采用的通信方式，除了種類的區別外，還有速度上的區別。

說明: 當運行多線程的進程捕獲到信號時，只會阻塞主線程，其他子線程不會影響會繼續執行。

2. 線程相關函數介紹

2.1 創建線程

pthread_create是Unix操作系統（Unix、Linux等）的創建線程的函數。 編譯時需要指定鏈接庫： -lpthread 函數原型

#include <pthread.h>
int pthread_create
(
pthread_t *thread, 
const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), 
void *arg
);

參數介紹

第一個參數為指向線程標識符的指針。 第二個參數用來設置線程屬性。默認可填NULL。 第三個參數是線程運行函數的起始地址。 最后一個參數是運行函數的參數。不需要參數可填NULL。 Linux下查看函數幫助：# man pthread_create

返回值： 若線程創建成功，則返回0。若線程創建失敗，則返回出錯編號。 線程創建成功后， attr參數用于指定各種不同的線程屬性。新創建的線程從start_rtn函數的地址開始運行，該函數只有一個萬能指針參數arg，如果需要向線程工作函數傳遞的參數不止一個，那么需要把這些參數放到一個結構中，然后把這個結構的地址作為arg的參數傳入。

示例:

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
//線程函數1
void *pthread_func1(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("線程函數1正在運行.....\n");
        sleep(2);
    }
}
//線程函數2
void *pthread_func2(void *arg)
{
    while(1)
    {
        printf("線程函數2正在運行.....\n");
        sleep(2);
    }
}
int main(int argc,char **argv)
{
    
    pthread_t thread_id1;
    pthread_t thread_id2;
   /*1. 創建線程1*/
    if(pthread_create(&thread_id1,NULL,pthread_func1,NULL))
    {
        printf("線程1創建失敗!\n");
        return -1;
    }
    /*2. 創建線程2*/
    if(pthread_create(&thread_id2,NULL,pthread_func2,NULL))
    {
        printf("線程2創建失敗!\n");
        return -1;
    }
    
    /*3. 等待線程結束,釋放線程的資源*/
    pthread_join(thread_id1,NULL);
    pthread_join(thread_id2,NULL);
    return 0;
}
//gcc pthread_demo_code.c -lpthread

2.2 退出線程

線程通過調用pthread_exit函數終止執行，就如同進程在結束時調用exit函數一樣。這個函數的作用是，終止調用它的線程并返回一個指向某個對象的指針。

這個函數的作用是，終止調用它的線程并返回一個指向某個對象的指針，該返回值可以通過pthread_join函數的第二個參數得到。

函數原型

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

參數解析 線程的需要返回的地址。 注意: 線程結束必須釋放線程堆棧，就是說線程函數必須調用pthread_exit()結束，否則直到主進程函數退出才釋放

2.3 等待線程結束

pthread_join()函數，以阻塞的方式等待thread指定的線程結束。當函數返回時，被等待線程的資源被收回。如果線程已經結束，那么該函數會立即返回。并且thread指定的線程必須是joinable（結合屬性）屬性。 函數原型

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

參數 第一個參數: 線程標識符，即線程ID，標識唯一線程。 最后一個參數: 用戶定義的指針，用來存儲被等待線程返回的地址。 返回值 0代表成功。 失敗，返回的則是錯誤號。 接收線程返回值示例：

//退出線程
pthread_exit ("線程已正常退出");
//接收線程的返回值
void *pth_join_ret1;
pthread_join( thread1, &pth_join_ret1);

2.4 線程分離屬性

創建一個線程默認的狀態是joinable（結合屬性），如果一個線程結束運行但沒有調用pthread_join，則它的狀態類似于進程中的Zombie Process（僵死進程），即還有一部分資源沒有被回收（退出狀態碼），所以創建線程者應該pthread_join來等待線程運行結束，并可得到線程的退出代碼，回收其資源（類似于進程的wait,waitpid)。但是調用pthread_join(pthread_id)函數后，如果該線程沒有運行結束，調用者會被阻塞，在有些情況下我們并不希望如此。

pthread_detach函數可以將該線程的狀態設置為detached(分離狀態)，則該線程運行結束后會自動釋放所有資源。 函數原型

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);

參數 線程標識符 返回值 0表示成功。錯誤返回錯誤碼。 EINVAL線程并不是一個可接合線程。 ESRCH沒有線程ID可以被發現。

2.5 獲取當前線程的標識符

pthread_self函數功能是獲得線程自身的ID。 函數原型

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

返回值 當前線程的標識符。 pthread_t的類型為unsigned long int，所以在打印的時候要使用%lu方式，否則顯示結果出問題。

2.6 自動清理線程資源

線程可以安排它退出時需要調用的函數，這樣的函數稱為線程清理處理程序。用于程序異常退出的時候做一些善后的資源清理。 在POSIX線程API中提供了一個pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()函數用于自動釋放資源。從pthread_cleanup_push()的調用點到pthread_cleanup_pop()之間的程序段中的終止動作（包括調用 pthread_exit()和異常終止）都將執行pthread_cleanup_push()所指定的清理函數。

注意：pthread_cleanup_push函數與pthread_cleanup_pop函數需要成對調用。 函數原型

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *),void *arg); //注冊清理函數
void pthread_cleanup_pop(int execute); //釋放清理函數

參數 void (*routine)(void *) ：處理程序的函數入口。 void *arg ：傳遞給處理函數的形參。 int execute：執行的狀態值。 0表示不調用清理函數。1表示調用清理函數。

導致清理函數調用的條件：

調用pthread_exit()函數

pthread_cleanup_pop的形參為1。 注意：return不會導致清理函數調用。

2.7 自動清理線程示例代碼

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
//線程清理函數
void routine_func(void *arg)
{
   printf("線程資源清理成功\n");
}
//線程工作函數
void *start_routine(void *dev)
{
   pthread_cleanup_push(routine_func,NULL);
   //終止線程
   // pthread_exit(NULL);
    
   pthread_cleanup_pop(1); //1會導致清理函數被調用。0不會調用。
}
int main(int argc,char *argv[])
{
   pthread_t thread_id;  //存放線程的標識符
   /*1. 創建線程*/
   if(pthread_create(&thread_id,NULL,start_routine,NULL)!=0)
   {
      printf("線程創建失敗!\n");
   } 
  /*2.設置線程的分離屬性*/
   if(pthread_detach(thread_id)!=0)
   {
   printf("分離屬性設置失敗!\n");
   }
   while(1){}
   return 0;
}

2.8 線程取消函數

pthread_cancel函數為線程取消函數，用來取消同一進程中的其他線程。

頭文件: #include <pthread.h>
函數原型：pthread_cancel(pthread_t tid);

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