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[操作系统]APUE学习之多线程编程(一):线程的创建和销毁


一、线程标识
     和每个进程都有一个进程ID一样,每个线程也有一个线程ID,线程ID是以pthread_t数据类型来表示的,在Linux中,用无符号长整型表示pthread_t,Solaris 把phread_t数据类型表示为无符号整型,FreeBSD 和Mac OS X 用一个指向pthread结构的指针来表示pthread_t数据类型。
     可以使用pthread_self函数获得自身的线程ID。   
#include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void);


 
二、线程创建
     使用pthread_create函数创建新线程 
#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_arrt_t *restrict addr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);


     当pthread_create成功返回后,新创建线程的线程ID会被设置成tidp指向的内存单元,attr参数用于定制各种不同的线程属性,后面再讨论线程属性,现在先把它置为null,创建一个具有默认属性的线程。
     新创建的线程从start_rtn函数开始运行,该函数接收一个无类型指针的参数arg,如果要传给它的参数多于一个,可以把参数放到一个结构中,然后把结构的地址作为arg传入。
     线程新建后会继承调用线程的浮点环境和屏蔽字。
例子:  
#include "apue.h"#include <pthread.h>pthread_t ntid;void printids(const char *s){  pid_t pid;  pthread_t tid;  pid = getpid();  tid = pthread_self();  printf("%s pid %lu tid %lu (0x%lx)\n", s, (unsigned long)pid, (unsigned long)tid, (unsigned long)tid);}void *thr_fn(void *arg){  printids("new thread: ");  return ((void *)0);}int main(void){  int err;  err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, NULL);  if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't create thread");  }  printids("main thread: ");  sleep(1);  exit(0);}

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  这个程序有两个特别的地方:第一,主线程需要休眠,如果主线程不休眠,主线程会退出,新线程并没有机会运行。第二,新线程通过pthread_self(),获得自己的线程ID。
./a.outmain thread: pid 27335 tid 3076404928 (0xb75e36c0)new thread: pid 27335 tid 3076401984 (0xb75e2b40)

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  虽然Linux线程ID是用无符号长整型来表示的,但它们看起来更像指针。
 
三、线程终止
     如果任意线程调用了exit,_exit,_Exit,整个进程都会终止,这个要注意。
     单个线程可以通过以下三种方式退出,且不终止整个进程。
     1.线程可以简单地从启动例程中返回,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.调用pthread_exit
 
     先来看pthread_exit退出的情况。
#include <pthread.h>void pthread_exit(void *rval_ptr);

     ravl_ptr是无类型指针,进程中的其他线程可以通过pthread_join函数获得这个指针。


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

     调用线程将一直阻塞,直至指定的线程退出,rval_ptr就包含返回码,如果线程被取消,rval_ptr指定的内存单元就设置为PTHREAD_CANCELED.可以通过调用pthread_join自动把线程置于分离状态,如果线程已处于分离状态,pthread_join就会调用失败。


例子:
#include "apue.h"#include <pthread.h> void *thr_fn1(void *arg){  printf("thread 1 returning\n");  return (void *)1;} void *thr_fn2(void *arg){  printf("thread 2 exiting\n");  pthread_exit((void *)2);} int main(void){  int err;  pthread_t tid1, tid2;  void *tret;   err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, NULL);   if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't create thread1");  }   err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, NULL);   if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't create thread2");  }   err = pthread_join(tid1, &tret);   if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't join thread1");  }   printf("thread1 exit code:%ld\n", (long)tret);   err = pthread_join(tid2, &tret);   if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't join thread2");  }   printf("thread2 exit code:%ld\n", (long)tret);   return 0;}

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./a.outthread 2 exitingthread 1 returningthread1 exit code:1thread2 exit code:2

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  也可传递包含复杂消息的结构的地址,不过必须注意,这个结构所使用的内存必须在完成调用后仍是有效的。
      线程也可以调用pthread_cancel函数来请求取消同一进程的其他线程
#include <pthread.h>int pthread_cancel(pthread_t tid);

     听着有点霸道,不过也只是请求而已,线程可以选择忽略这个请求。


     线程可以安排它退出时需要调用的函数,这样的函数是由pthread_cleanup_push注册在栈中的,所以执行顺序与注册时相反。
#include <pthread.h>void pthread_cleanup_push(void(*rtn)(void *), void *arg);void pthread_cleanup_pop(int execute);

     当线程执行以下动作时,清理函数rtn由pthread_cleanup_push函数调度


     1.调用pthread_exit时
     2.响应取消请求时
     3.用非零execute参数调用pthread_cleanup_pop时。
例子:
#include "apue.h"#include <pthread.h> void cleanup(void *arg){  printf("cleanup: %s\n", (char *)arg);} void *thr_fn1(void *arg){  printf("thread 1 start\n");  pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 first handler");  pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1 second handler");  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(cleanup, "thread 2 first handler");  pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2 second handler");  printf("thread 2 push complete\n");   if (arg)  {    pthread_exit((void *)2);  }   pthread_cleanup_pop(0);  pthread_cleanup_pop(0);   return (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)  {    err_exit(err, "can't create thread 1");  }   err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, (void *)1);  if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't create thread 2");  }   err = pthread_join(tid1, &tret);  if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't join with thread 1");  }  printf("thread 1 exit code %ld\n", (long)tret);   err = pthread_join(tid2, &tret);  if (err != 0)  {    err_exit(err, "can't join with thread 2");  }  printf("thread 2 exit code %ld\n", (long)tret);   return 0;}

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./a.outthread 2 startthread 2 push completecleanup: thread 2 second handlercleanup: thread 2 first handlerthread 1 startthread 1 push completethread 1 exit code 1thread 2 exit code 2

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     可知如果线程是通过它的启动例程中返回而终止的话,它的清理处理程序就不会被调用。
 
     在默认情况下,线程的终止状态会一直保存到对该线程调用pthread_join,如果该线程已经被分离,则底层的资源可以在线程终止时立即被收回,不用再调用pthread_join,且再调用pthread_join会出错。
#include <pthread.h>int pthread_detach(pthread_t tid);