【Linux系统编程】线程的基本操作
概述
每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段,这就造成进程在进行创建、切换、撤销操作时,需要较大的系统开销。为了减少系统开销,从进程中演化出了线程。为了让进程完成一定的工作,进程必须至少包含一个线程。线程存在于进程中,共享进程的资源。更多详情,请看《进程和线程的区别与联系》。
就像每个进程都有一个进程号一样,每个线程也有一个线程号。进程号在整个系统中是唯一的,但线程号不同,线程号只在它所属的进程环境中有效。进程号用 pid_t 数据类型表示,是一个非负整数。线程号则用 pthread_t 数据类型来表示,Linux 使用无符号长整数表示。有的系统在实现 pthread_t 的时候,用一个结构体来表示,所以在可移植的操作系统实现不能把它做为整数处理。
线程的常用函数
1)获取线程号
所需头文件:
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
功能:
获取线程号。
参数:
无
返回值:
调用线程的线程 ID 。
2)线程号的比较
所需头文件:
#include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
功能:
判断线程号 t1 和 t2 是否相等。为了方便移植,尽量使用函数来比较线程 ID。
参数:
t1,t2:待判断的线程号。
返回值:
相等: 非 0
不相等:0
示例代码:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>int main(int argc, char *argv[])
{pthread_t thread_id;thread_id = pthread_self(); // 返回调用线程的线程IDprintf("Thread ID = %lu \n",thread_id);if( 0 != pthread_equal( thread_id, pthread_self() ) ){printf("Equal!\n");}else{printf("Not equal!\n");}return 0;
}
线程函数的程序在 pthread 库中,故链接时要加上参数 -lpthread。
运行结果如下:
3)线程的创建
所需头文件:
#include <pthread.h>
int pthread_create( pthread_t *thread,
const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *),
void *arg );
功能:
创建一个线程。
参数:
thread:线程标识符地址。
attr:线程属性结构体地址,通常设置为 NULL。
start_routine:线程函数的入口地址。
arg:传给线程函数的参数。
返回值:
成功:0
失败:非 0
pthread_create() 创建的线程从指定的回调函数开始运行,该函数运行完后,该线程也就退出了。线程依赖进程存在的,共享进程的资源,如果创建线程的进程结束了,线程也就结束了。
示例一:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>int var = 8;void *thread_1(void *arg)
{while(1){printf("this is my new thread1: var++\n");var++;sleep(1);}return NULL;
}void *thread_2(void * arg)
{while(1){printf("this is my new thread2: var = %d\n", var);sleep(1);}return NULL;
}int main(int argc, char *argv[])
{pthread_t tid1,tid2;//创建两个线程pthread_create(&tid1, NULL, thread_1, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, thread_2, NULL);while(1){printf("the main thread: var = %d\n", var);sleep(1);}return 0;
}
运行结果如下:
示例二:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>// 回调函数
void *thread_fun(void * arg)
{sleep(1);int num = *( (int *)arg );printf("int the new thread: num = %d\n", num);return NULL;
}int main(int argc, char *argv[])
{pthread_t tid;int test = 100;// 创建线程, 把 &test 传给回调函数 thread_fun()pthread_create(&tid, NULL, thread_fun, (void *)&test); while(1);return 0;
}
运行结果如下:
4)回收线程资源
所需头文件:
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
功能:
等待线程结束(此函数会阻塞),并回收线程资源,类似进程的 wait() 函数。如果线程已经结束,那么该函数会立即返回。
参数:
thread:被等待的线程号。
retval:用来存储线程退出状态的指针的地址。
返回值:
成功:0
失败:非 0
示例代码如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>void *thead(void *arg)
{static int num = 123; //静态变量printf("after 2 seceonds, thread will return\n");sleep(2);return #
}int main(int argc, char *argv[])
{pthread_t tid;int ret = 0;void *value = NULL;// 创建线程ret = pthread_create(&tid, NULL, thead, NULL);if(ret != 0){ //创建失败perror("pthread_create");}// 等待线程号为 tid 的线程,如果此线程结束就回收其资源// &value保存线程退出的返回值pthread_join(tid, &value); printf("value = %d\n", *( (int *)value ) );return 0;
}
运行结果如下:
创建一个线程后应回收其资源,但使用 pthread_join() 函数会使调用者阻塞,Linux 还提供了非阻塞函数 pthread_detach() 来回收线程的资源。
所需头文件:
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
功能:
使调用线程与当前进程分离,分离后不代表此线程不依赖与当前进程,线程分离的目的是将线程资源的回收工作交由系统自动来完成,也就是说当被分离的线程结束之后,系统会自动回收它的资源。所以,此函数不会阻塞。
参数:
thread:线程号。
返回值:
成功:0
失败:非 0
注意,调用 pthread_detach() 后再调用 pthread_join() , pthread_join() 会立马返回,调用失败。
示例代码如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>void *thead(void *arg)
{int i;for(i=0; i<5; i++){printf("I am runing\n");sleep(1);}return NULL;
}int main(int argc, char *argv[])
{int ret = 0;pthread_t tid;ret = pthread_create(&tid, NULL, thead, NULL);if(ret!=0){perror("pthread_create");}pthread_detach(tid); // 线程分离,不阻塞// 立马返回,调用失败int flag = pthread_join(tid, NULL);if(flag != 0){printf("join not working\n");}printf("after join\n");sleep(3);printf("I am leaving\n");return 0;
}
运行结果如下:
5)线程退出
在进程中我们可以调用 exit() 函数或 _exit() 函数来结束进程,在一个线程中我们可以通过 pthread_exit() 在不终止整个进程的情况下停止它的控制流。
所需头文件:
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
功能:
退出调用线程。一个进程中的多个线程是共享该进程的数据段,因此,通常线程退出后所占用的资源并不会释放。
参数:
retval:存储线程退出状态的指针。
返回值:
无
示例代码如下:
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>void *thread(void *arg)
{static int num = 123; //静态变量int i = 0;while(1){printf("I am runing\n");sleep(1);i++;if(i==3){pthread_exit( (void *)&num );// return #}}return NULL;
}int main(int argc, char *argv[])
{int ret = 0;pthread_t tid;void *value = NULL;ret = pthread_create(&tid, NULL, thread, NULL); if(ret!=0){perror("pthread_create");}pthread_join(tid, &value);printf("value = %d\n", *(int *)value );return 0;
}
运行结果如下:
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