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  • Linux C编程之十四 线程、线程控制、线程属性

    一、整体大纲

    二、线程相关

    1. 什么是线程     

                                                        

        LWP:light weight process 轻量级的进程,本质仍是进程(在Linux环境下)

        进程:独立地址空间,拥有PCB

        线程:也有PCB,但没有独立的地址空间(共享)

        区别:在于是否共享地址空间。 独居(进程);合租(线程)。

        Linux下: 线程:最小的执行单位

       进程:最小分配资源单位,可看成是只有一个线程的进程。

    2. Linux内核线程实现原理

        (1)线程实现原理

        类Unix系统中,早期是没有“线程”概念的,80年代才引入,借助进程机制实现出了线程的概念。因此在这类系统中,进程和线程关系密切。

        1)轻量级进程(light-weight process),也有PCB,创建线程使用的底层函数和进程一样,都是clone

        2)从内核里看进程和线程是一样的,都有各自不同的PCB,但是PCB中指向内存资源的三级页表是相同的

        3)进程可以蜕变成线程

        4)线程可看做寄存器和栈的集合

        5)在linux下,线程最是小的执行单位;进程是最小的分配资源单位

        察看LWP号:ps -Lf pid 查看指定线程的lwp号。

        三级映射:进程PCB --> 页目录(可看成数组,首地址位于PCB中) --> 页表 --> 物理页面 --> 内存单元

        参考:《Linux内核源代码情景分析》 ----毛德操

        对于进程来说,相同的地址(同一个虚拟地址)在不同的进程中,反复使用而不冲突。原因是他们虽虚拟址一样,但,页目录、页表、物理页面各不相同。相同的虚拟址,映射到不同的物理页面内存单元,最终访问不同的物理页面。

        但!线程不同!两个线程具有各自独立的PCB,但共享同一个页目录,也就共享同一个页表和物理页面。所以两个PCB共享一个地址空间。

        实际上,无论是创建进程的fork,还是创建线程的pthread_create,底层实现都是调用同一个内核函数clone。

        如果复制对方的地址空间,那么就产出一个“进程”;如果共享对方的地址空间,就产生一个“线程”。

        因此:Linux内核是不区分进程和线程的。只在用户层面上进行区分。所以,线程所有操作函数 pthread_* 是库函数,而非系统调用。

        (2)线程共享资源

         1)文件描述符表

         2)每种信号的处理方式

         3)当前工作目录

         4)用户ID和组ID

         5)内存地址空间 (.text/.data/.bss/heap/共享库)

        (3)线程非共享资源

         1)线程id

         2)处理器现场和栈指针(内核栈)

         3)独立的栈空间(用户空间栈)

         4)errno变量

         5)信号屏蔽字

         6)调度优先级

       (4)线程优、缺点

        优点:

              1)提高程序并发性

              2)开销小

              3)数据通信、共享数据方便

        缺点:

              1)库函数,不稳定

              2)调试、编写困难、gdb不支持

              3)对信号支持不好

        优点相对突出,缺点均不是硬伤。Linux下由于实现方法导致进程、线程差别不是很大。

    3. 线程控制相关函数

        (1)pthread_self函数

         获取线程ID。其作用对应进程中 getpid() 函数。

    pthread_t pthread_self(void); 返回值:成功:0; 失败:无

        线程ID:pthread_t类型,本质:在Linux下为无符号整数(%lu),其他系统中可能是结构体实现

        线程ID是进程内部,识别标志。(两个进程间,线程ID允许相同)

        注意:不应使用全局变量 pthread_t tid,在子线程中通过pthread_create传出参数来获取线程ID,而应使用pthread_self。

        (2)pthread_create函数

        创建一个新线程。 其作用,对应进程中fork() 函数。

    int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

        返回值:成功:0; 失败:错误号 -----Linux环境下,所有线程特点,失败均直接返回错误号。

        参数:

               thread 线程的id,传出参数,pthread_t:当前Linux中可理解为:typedef  unsigned long int  pthread_t;

               attr 代表线程的属性,通常传NULL,表示使用线程默认属性。若想使用具体属性也可以修改该参数。

               第三个参数函数指针 void *func(void *),指向线程主函数(线程体),该函数运行结束,则线程结束。

               arg 线程主函数执行期间所使用的参数。

        返回值:

              成功返回0

              失败返回errno

        注意:编译的时候需要加pthread库(Compile and link with -pthread.)

        在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后,当前线程从pthread_create()返回继续往下执行,而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。

    start_routine函数接收一个参数,是通过pthread_create的arg参数传递给它的,该参数的类型为void *,这个指针按什么类型解释由调用者自己定义。start_routine的返回值类型也是void *,这个指针

    的含义同样由调用者自己定义。start_routine返回时,这个线程就退出了,其它线程可以调用pthread_join得到start_routine的返回值,类似于父进程调用wait(2)得到子进程的退出状态,稍后详细介绍pthread_join。

        pthread_create成功返回后,新创建的线程的id被填写到thread参数所指向的内存单元。我们知道进程id的类型是pid_t,每个进程的id在整个系统中是唯一的,调用getpid(2)可以获得当前进程的

    id,是一个正整数值。线程id的类型是thread_t,它只在当前进程中保证是唯一的,在不同的系统中thread_t这个类型有不同的实现,它可能是一个整数值,也可能是一个结构体,也可能是一个地

    址,所以不能简单地当成整数用printf打印,调用pthread_self(3)可以获得当前线程的id。

        attr参数表示线程属性,本节不深入讨论线程属性,所有代码例子都传NULL给attr参数,表示线程属性取缺省值,感兴趣的读者可以参考APUE。

    练习:创建一个新线程,打印线程ID。注意:链接线程库 -lpthread 

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 
     5 void *thr(void *arg)
     6 {
     7     printf("I am a thread! pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
     8     return NULL;
     9 }
    10 
    11 int main()
    12 {
    13     pthread_t tid;
    14     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    15     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    16     sleep(1);
    17 
    18     return 0;
    19 }
    pthread_create示例

        由于pthread_create的错误码不保存在errno中,因此不能直接用perror(3)打印错误信息,可以先用strerror(3)把错误码转换成错误信息再打印。如果任意一个线程调用了exit或_exit,则整个进程的所有线程都终止,由于从main函数return也相当于调用exit,为了防止新创建的线程还没有得到执行就终止,我们在main函数return之前延时1秒,这只是一种权宜之计,即使主线程等待1秒,内核也不一定会调度新创建的线程执行,下一节我们会看到更好的办法。

    练习:循环创建多个线程,每个线程打印自己是第几个被创建的线程。(类似于进程循环创建子进程) 

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 void *thr(void *arg)
     8 {
     9     int num = (int)arg;
    10     printf("I am %d thread, self = %lu
    ", num, pthread_self());
    11 
    12     return (void *)(100 + num);
    13 }
    14 
    15 int main()
    16 {
    17     pthread_t tid[5];
    18     int i = 0;
    19     for (i = 0; i < 5; i++)
    20     {
    21         pthread_create(&tid[i], NULL, thr, (void*)i);
    22     }
    23 
    24     for (i = 0; i < 5; i++)
    25     {
    26         void *ret;
    27         pthread_join(tid[i], &ret);
    28         printf("i = %d, ret = %d
    ", i, (int)ret);
    29     }
    30 
    31     return 0;
    32 }
    n_pthread_create.c

    拓展思考:将pthread_create函数参4修改为(void *)&i, 将线程主函数内改为 i=*((int *)arg) 是否可以?

        线程与共享

        线程间共享全局变量!

        注意:线程默认共享数据段、代码段等地址空间,常用的是全局变量。而进程不共享全局变量,只能借助mmap。

        练习:设计程序,验证线程之间共享全局数据。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 int var = 100;
     8 
     9 void *thr(void *arg)
    10 {
    11     printf("I am a thread, self = %lui, var = %d
    ", pthread_self(), var);
    12     sleep(2);
    13     var = 101;
    14     printf("I am a thread, self = %lu, var = %d
    ", pthread_self(), var);
    15 
    16     return NULL;
    17 }
    18 
    19 int main()
    20 {
    21     pthread_t tid;
    22     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    23     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    24 
    25     pthread_detach(tid); //线程分离
    26     printf("I am main thread, self = %lui, var = %d
    ", pthread_self(), var);
    27     var = 1003;
    28     sleep(5);
    29     printf("I am main thread, self = %lui, var = %d
    ", pthread_self(), var);
    30 
    31     return 0;
    32 }
    线程共享全局变量

        (3)pthread_exit函数

        将单个线程退出

    void pthread_exit(void *retval); 参数:retval表示线程退出状态,通常传NULL

        思考:使用exit将指定线程退出,可以吗? 

        结论:线程中,禁止使用exit函数,会导致进程内所有线程全部退出。

        在不添加sleep控制输出顺序的情况下。pthread_create在循环中,几乎瞬间创建5个线程,但只有第1个线程有机会输出(或者第2个也有,也可能没有,取决于内核调度)如果第3个线程执行了

    exit,将整个进程退出了,所以全部线程退出了。

        所以,多线程环境中,应尽量少用,或者不使用exit函数,取而代之使用pthread_exit函数,将单个线程退出。任何线程里exit导致进程退出,其他线程未工作结束,主控线程退出时不能return或exit。

        另注意,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

        练习:编写多线程程序,总结exit、return、pthread_exit各自退出效果。

    • return:返回到调用者那里去。
    • pthread_exit():将调用该函数的线程
    • exit: 将进程退出
     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 
     6 void *thr(void *arg)
     7 {
     8     printf("I am a thread! pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
     9     //return NULL;
    10     pthread_exit(NULL);
    11     //exit(1);
    12 }
    13 
    14 int main()
    15 {
    16     pthread_t tid;
    17     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    18     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    19 
    20     sleep(10);
    21     printf("I will out.
    ");
    22 
    23     pthread_exit(NULL);
    24 
    25     return 0;
    26 }
    线程退出

        (4)pthread_join函数

        阻塞等待线程退出,获取线程退出状态 其作用,对应进程中 waitpid() 函数。

    int pthread_join(pthread_t thread, void **retval); 成功:0;失败:错误号

        参数:

                thread:线程ID (注意:不是指针)

                retval:存储线程结束状态

        对比记忆:

        进程中:main返回值、exit参数-->int;等待子进程结束 wait 函数参数-->int *

        线程中:线程主函数返回值、pthread_exit-->void *;等待线程结束 pthread_join 函数参数-->void **

        练习:参数 retval 非空用法。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 
     6 void *thr(void *arg)
     7 {
     8     printf("I am a thread! pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
     9     //return (void*)100; //这样退出线程也可以
    10     pthread_exit((void *)100);
    11 }
    12 
    13 int main()
    14 {
    15     pthread_t tid;
    16     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    17     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    18 
    19     void *ret = NULL;
    20     pthread_join(tid, &ret); //阻塞等待
    21 
    22     printf("ret exit with %d
    ", (int)ret);
    23 
    24     pthread_exit(NULL);
    25 
    26     return 0;
    27 }
    pthreat_join接收返回值

        调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的,总结如下:

    • 如果thread线程通过return返回,retval所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
    • 如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉,retval所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED。
    • 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,retval所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
    • 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给retval参数。

        练习:使用pthread_join函数将循环创建的多个子线程回收。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 void *thr(void *arg)
     8 {
     9     int num = (int)arg;
    10     printf("I am %d thread, self = %lu
    ", num, pthread_self());
    11 
    12     return (void *)(100 + num);
    13 }
    14 
    15 int main()
    16 {
    17     pthread_t tid[5];
    18     int i = 0;
    19     for (i = 0; i < 5; i++)
    20     {
    21         pthread_create(&tid[i], NULL, thr, (void*)i);
    22     }
    23 
    24     for (i = 0; i < 5; i++)
    25     {
    26         void *ret;
    27         pthread_join(tid[i], &ret);
    28         printf("i = %d, ret = %d
    ", i, (int)ret);
    29     }
    30 
    31     return 0;
    32 }
    创建多个子线程并回收

        (5)pthread_detach函数

        实现线程分离

    int pthread_detach(pthread_t thread); 成功:0;失败:错误号

        线程分离状态:指定该状态,线程主动与主控线程断开关系。线程结束后,其退出状态不由其他线程获取,而直接自己自动释放。网络、多线程服务器常用。

        进程若有该机制,将不会产生僵尸进程。僵尸进程的产生主要由于进程死后,大部分资源被释放,一点残留资源仍存于系统中,导致内核认为该进程仍存在。

        也可使用 pthread_create函数参2(线程属性)来设置线程分离。

        练习:使用pthread_detach函数实现线程分离 。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 void *thr(void *arg)
     8 {
     9     printf("I am a thread, self = %lu
    ", pthread_self());
    10     sleep(4);
    11     printf("I am a thread, self = %lu
    ", pthread_self());
    12 
    13     return NULL;
    14 }
    15 
    16 int main()
    17 {
    18     pthread_t tid;
    19     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    20     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    21 
    22     pthread_detach(tid); //线程分离
    23 
    24     sleep(5);
    25 
    26     //设置线程分离,如果再使用pthread_join回收线程会报错
    27     /*
    28     int ret = 0;
    29     if ((ret = pthread_join(tid, NULL)) > 0) //阻塞等待
    30     {
    31         printf("join err: %d, %s
    ", ret, strerror(ret));
    32     }*/
    33 
    34     return 0;
    35 }
    pthread_detach线程分离

        一般情况下,线程终止后,其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。但是线程也可以被置为detach状态,这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源,而不保留

    终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join,这样的调用将返回EINVAL错误。也就是说,如果已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。

        (6)pthread_cancel函数

        杀死(取消)线程 其作用,对应进程中 kill() 函数。

    int pthread_cancel(pthread_t thread); 成功:0;失败:错误号

        注意:线程的取消并不是实时的,而有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点(检查点)。

        类似于玩游戏存档,必须到达指定的场所(存档点,如:客栈、仓库、城里等)才能存储进度。杀死线程也不是立刻就能完成,必须要到达取消点。

    取消点:是线程检查是否被取消,并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用creat,open,pause,close,read,write..... 执行命令man 7 pthreads可以查看具备这些取消点的系统调用列

    表。也可参阅 APUE.12.7 取消选项小节。

        可粗略认为一个系统调用(进入内核)即为一个取消点。如线程中没有取消点,可以通过调用pthreestcancel函数自行设置一个取消点。

        被取消的线程, 退出值定义在Linux的pthread库中。常数PTHREAD_CANCELED的值是-1。可在头文件pthread.h中找到它的定义:#define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)。因此当我们对一

    个已经被取消的线程使用pthread_join回收时,得到的返回值为-1。

        练习:终止线程的三种方法。注意“取消点”的概念。

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 
     6 void *thr(void *arg)
     7 {
     8     while(1)
     9     {
    10         //注意:如果没有下面这两行代码,也就是只是一个while(1)死循环,则无法杀死该线程
    11         //或者加上pthread_testcancel();设置杀死点,函数也可以被主线程杀死
    12         printf("I am a thread! pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    13         sleep(1);
    14         //pthread_testcancel();
    15     }
    16 
    17     return NULL;
    18 }
    19 
    20 int main()
    21 {
    22     pthread_t tid;
    23     pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
    24     printf("I am main thread, pid = %d, tid = %lu
    ", getpid(), pthread_self());
    25 
    26     sleep(5);
    27     pthread_cancel(tid); //杀死线程
    28 
    29     void *ret;
    30     pthread_join(tid, &ret); //阻塞等待
    31     printf("thread exit with %d
    ", (int)ret);
    32 
    33     return 0;
    34 }
    pthread_cancel线程取消

        终止线程方式:

        总结:终止某个线程而不终止整个进程,有三种方法:

    • 从线程主函数return。这种方法对主控线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
    • 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。
    • 线程可以调用pthread_exit终止自己。

        (7)pthread_equal函数

        比较两个线程ID是否相等。

    int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

        有可能Linux在未来线程ID pthread_t 类型被修改为结构体实现。

     4. 控制原语对比

     进程           线程
     fork      pthread_create
     exit      pthread_exit
     wait      pthread_join
     kill      pthread_cancel
     getpid    pthread_self 

    5. 线程属性

        本节作为指引性介绍,linux下线程的属性是可以根据实际项目需要,进行设置,之前我们讨论的线程都是采用线程的默认属性,默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高的要求那么需要设置线程属性,比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用,增加最大线程个数。

    typedef struct
    {
        int etachstate; //线程的分离状态
        int schedpolicy; //线程调度策略
        struct sched_param schedparam; //线程的调度参数
        int inheritsched; //线程的继承性
        int scope; //线程的作用域
        size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小
        int stackaddr_set; //线程的栈设置
        void* stackaddr; //线程栈的位置
        size_t stacksize; //线程栈的大小
    } pthread_attr_t;

        主要结构体成员:

    • 线程分离状态
    • 线程栈大小(默认平均分配)
    • 线程栈警戒缓冲区大小(位于栈末尾) 参 APUE.12.3 线程属性

        属性值不能直接设置,须使用相关函数进行操作,初始化的函数为pthread_attr_init,这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

        线程属性主要包括如下属性:作用域(scope)、栈尺寸(stack size)、栈地址(stack address)、优先级(priority)、分离的状态(detached state)、调度策略和参数(scheduling policy and

    parameters)。默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

        1)线程属性初始化

        注意:应先初始化线程属性,再pthread_create创建线程

        初始化线程属性

    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

        销毁线程属性所占用的资源

    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

        2)线程的分离状态

        线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

        非分离状态:线程的默认属性是非分离状态,这种情况下,原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join()函数返回时,创建的线程才算终止,才能释放自己占用的系统资源。

        分离状态:分离线程没有被其他的线程所等待,自己运行结束了,线程也就终止了,马上释放系统资源。应该根据自己的需要,选择适当的分离状态。

        线程分离状态的函数:

        设置线程属性,分离or非分离

    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

        获取程属性,分离or非分离

    int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);

        参数:

                attr:已初始化的线程属性

                detachstate: PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程)

                                       PTHREAD _CREATE_JOINABLE(非分离线程)

        这里要注意的一点是,如果设置一个线程为分离线程,而这个线程运行又非常快,它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了,它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使

    用,这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施,最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数,让这个线程等

    待一会儿,留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间,是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数,它们是使整个进程睡眠,并不能解决线程同步

    的问题。

        3)线程的栈地址

        POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

        当进程栈地址空间不够用时,指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstack和pthread_attr_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

    int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号
    int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号

        参数:

               attr:指向一个线程属性的指针

               stackaddr:返回获取的栈地址

               stacksize:返回获取的栈大小

        4)线程的栈大小

        当系统中有很多线程时,可能需要减小每个线程栈的默认大小,防止进程的地址空间不够用,当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时,可能需要增大线程栈的默认大小。

        函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供设置。

    int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号
    int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号

        参数:

                attr:指向一个线程属性的指针

                stacksize:返回线程的堆栈大小

        5)线程属性控制示例

     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 void *thr(void *arg)
     8 {
     9     printf("I am a thread
    ");
    10     return NULL;
    11 }
    12 
    13 int main()
    14 {
    15     pthread_attr_t attr;
    16     pthread_attr_init(&attr);
    17 
    18     pthread_t tid;
    19     pthread_create(&tid, &attr, thr, NULL);
    20 
    21     int ret;
    22     if ((ret = pthread_join(tid, NULL)) > 0)
    23     {
    24         printf("join err: %d, %s
    ", ret, strerror(ret));
    25         return -1;
    26     }
    27     pthread_attr_destroy(&attr); //摧毁属性
    28 
    29     return 0;
    30 }
    不分离
     1 #include <stdio.h>
     2 #include <unistd.h>
     3 #include <pthread.h>
     4 #include <stdlib.h>
     5 #include <string.h>
     6 
     7 void *thr(void *arg)
     8 {
     9     printf("I am a thread
    ");
    10     return NULL;
    11 }
    12 
    13 int main()
    14 {
    15     pthread_attr_t attr;
    16     pthread_attr_init(&attr);
    17 
    18     //设置属性分离,不需要通过pthread_join回收
    19     pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    20 
    21     pthread_t tid;
    22     pthread_create(&tid, &attr, thr, NULL);
    23 
    24     /*
    25     int ret;
    26     if ((ret = pthread_join(tid, NULL)) > 0)
    27     {
    28         printf("join err: %d, %s
    ", ret, strerror(ret));
    29         return -1;
    30     }*/
    31     pthread_attr_destroy(&attr); //摧毁属性
    32 
    33     sleep(1);
    34 
    35     return 0;
    36 }
    分离
     1 #include <pthread.h>
     2 
     3 #define SIZE 0x100000
     4 
     5 void *th_fun(void *arg)
     6 {
     7     while(1)
     8     {
     9         sleep(1);
    10     }
    11 }
    12 
    13 int main(void)
    14 {
    15     pthread_t tid;
    16     int err, detachstate, i = 1;
    17     pthread_attr_t attr;
    18     void *stackaddr;
    19     size_t stacksize;
    20 
    21     pthread_attr_init(&attr);
    22     pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);
    23     pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);
    24 
    25     if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
    26     {
    27         printf("thread detached
    ");
    28     }
    29     else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
    30     {
    31         printf("thread join
    ");
    32     }
    33     else
    34     {
    35         printf("thread unknown
    ");
    36     }
    37 
    38     pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    39 
    40     while (1) 
    41     {
    42 
    43         stackaddr = malloc(SIZE);
    44         if (stackaddr == NULL) 
    45         {
    46             perror("malloc");
    47             exit(1);
    48         }
    49 
    50         stacksize = SIZE;
    51         pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);
    52         err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);
    53         if (err != 0) 
    54         {
    55             printf("%s
    ", strerror(err));
    56             exit(1);
    57         }
    58         printf("%d
    ", i++);
    59     }
    60 
    61     pthread_attr_destroy(&attr);
    62     
    63     return 0;
    64 }
    综合示例

        6)NPTL

    • 察看当前pthread库版本getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
    • NPTL实现机制(POSIX),Native POSIX Thread Library
    • 使用线程库时gcc指定 –lpthread

     6. 线程使用注意事项

        主线程退出其他线程不退出,主线程应调用pthread_exit
        避免僵尸线程

    • pthread_join
    • pthread_detach
    • pthread_create指定分离属性

        被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源,所以不应当返回被回收线程栈中的值;

        malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放。

        应避免在多线程模型中调用fork除非,马上exec,子进程中只有调用fork的线程存在,其他线程在子进程中均pthread_exit。

        信号的复杂语义很难和多线程共存,应避免在多线程引入信号机制。

    练习:

    1. 实现一个守护进程,每分钟吸入一次日志,要去日志保存在$HOME/log/下,

    • 命名规则:程序名.yyyymm
    • 写入内容格式:mm:dd hh:mi:ss程序名 [进程号]:消息内容

    2. 实现多线程拷贝。(利用mmap映射区)

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