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  • UNIX环境C语言--线程

    一、基本概念
      进程中的资源有哪些:代码的指令、只读段、全局段、静态数据段、堆、栈、命令行参数、环境变量表、执行者(线程)
      什么是线程:在进程中负责执行代码的一个单位,它是进程的一部分,一个进程至少要一个线程(主线程),进程也可以有多个线程(需要创建)
      进程中的代码的指令、只读段、全局段、静态数据段、堆、栈、命令行参数、环境变量表、文件描述符、信号处理函数、等资源对线程来说都是共享,线程之间栈空间是私有的

      线程是进程的一个实体,是操作系统独立调度和分派任务的基本单位

    二、POSIX线程
      UNIX和Linux天生骄傲(不支持线程),通过额外的线程库可以使用,在编译多线程代码时需要添加 -lpthread,pthread.h

      对线程的操作:
        创建线程
        销毁线程
        分离线程
        联合线程
        查询线程属性
        设置线程属性

        对于线程来说最重要的是解决脏数据问题(线程同步),对于进程来说是解决通信问题

    三、创建线程
      #include <pthread.h>
      int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);
      功能:创建线程
        thread:返回值,获取线程id
        attr:返回值,获取线程属性
        start_routine:参数,注册线程的入口函数
        arg:给线程入口函数的参数

      1、同一个进程的多个线程都在同一个地址空间内活动,因此相对于进程,线程的系统开销小,任务切换快,它们可以执行相同的代码,也可以执行不同的代码。

      2、线程间的数据交换不需要依赖于类似IPC的特殊通信机制,简单而高效,每个线程拥有自己独立的线程ID、寄存器信息、函数栈、错误码和信号掩码,线程之间存在优先级的差异。

      3、main函数即主线程,main函数返回即主线程结束,主线程结束即进程结束,进程一但结束其所有的线程即结束。

      4、应设法保证在线程过程函数执行期间,其参数所指向的目标持久有效。

    四、对线程的操作
      1、等待线程
        int pthread_join (pthread_t thread, void** retval);
        功能:等待thread参数所标识的线程结束
          retval:返回值,线程入口函数的返回值
          返回值:成功返回0,失败返回错误码。

      线程过程函数将所需返回的内容放在一块内存中,返回该内存的地址,要保证这块内存在函数返回后,即线程结束,以后依然有效;
      若retval参数非NULL,则pthread_join函数将线程过程函数所返回的指针,拷贝到该参数所指向的内存中;
      若线程过程函数所返回的指针指向动态分配的内存,则还需保证在用过该内存之后释放之。

      2、获取线程id
        pthread_t pthread_self (void);
        功能:返回当前线程的id,此函数不会执行失败。

      3、比较两个线程
        int pthread_equal (pthread_t t1, pthread_t t2);
        功能:比较两个id是否是同一个线程
          返回值:两个id相等,则返回非零,否则返回0。
        某些实现的pthread_t不是unsigned long int类型,可能是结构体类型,无法通过“==”判断其相等性。

      4、终止线程
      1) 从线程过程函数中return。
      2) 调用pthread_exit函数。
       void pthread_exit (void* retval);
      retval和线程过程函数的返回值语义相同。

      5、线程的执行轨迹
      1) 同步方式(非分离状态):
        创建线程之后调用pthread_join函数等待其终止,并释放线程资源。
      2) 异步方式(分离状态):
        无需创建者等待,线程终止后自行释放资源。

      int pthread_detach (pthread_t thread);
      功能:使线程进入分离(DETACHED)状态。
        返回值:成功返回0,失败返回错误码。
      处于分离状态的线程终止后自动释放线程资源,且不能被pthread_join函数等待。

      6、取消线程
      1) 向指定线程发送取消请求
      int pthread_cancel (pthread_t thread);
    ​   成功返回0,失败返回错误码。
    ​   注意:只是向线程发出取消请求,并不等待线程终止。

      缺省情况下,线程在收到取消请求以后,并不会立即终止,而是仍继续运行,直到其达到某个取消点。
      在取消点处,线程检查其自身是否已被取消了,并做出相应动作。
      当线程调用一些特定函数时,取消点会出现。

      2) 设置调用线程的可取消状态
      int pthread_setcancelstate (int state,int* oldstate);
      成功返回0,并通过oldstate参数输出原可取消状态(若非NULL),失败返回错误码。

      state取值:
        PTHREAD_CANCEL_ENABLE:接受取消请求
         PTHREAD_CANCEL_DISABLE:忽略取消请求。
     
      3) 设置调用线程的可取消类型
      int pthread_setcanceltype (int type, int* oldtype);
      成功返回0,并通过oldtype参数输出原可取消类型(若非NULL),失败返回错误码。

      type取值:
        PTHREAD_CANCEL_DEFERRED延迟取消(缺省)。
            被取消线程在接收到取消请求之后并不立即响应,
            而是一直等到执行了特定的函数(取消点)之后再响应该请求。
         PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS - 异步取消。
            被取消线程可以在任意时间取消,不是非得遇到取消点才能被取消。
             但是操作系统并不能保证这一点。

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