Linux pthread 线程 浅解

线程

问题

使用fork创建进程以执行新的任务，该方式的代价很高。

解决办法：使用线程

什么是线程

线程，是进程内部的一个控制序列。

即使不使用线程，进程内部也有一个执行线程。

类比：创建一个进程，类似于“克隆”一个家庭。

该“家庭”与原来的家庭完全相同

但是新“家庭”和原来的家庭完全独立。

进程包含一个或多个线程。
类似与一个家庭，包含一个或多个家庭成员。
家庭内的各成员同时做各自的事情（父亲工作、母亲持家、小孩上学）
而对于家庭外部的人来说，这个家庭同时在做多件事情。

家庭内的每个成员，就是一个线程。
各个家庭成员有自己的个人资源（线程有自己的局部变量）
但是所有家庭成员都能共享这个家庭的资源:房子、汽车、家庭的公共资金。
（同一个进程内的各个线程，能够共享整个进程的全局变量，除了线程的局部变量外，其他资源都共享）

注意：单核处理器上，同一个时刻只能运行一个线程。

但是对于用户而言，感觉如同同时执行了多个线程一样

（各线程在单核CPU上切换，在一段时间内，同时执行了多个线程）

线程的优点、缺点

优点： 创建线程比创建进程，开销要小。

缺点： 1）多线程编程，需特别小心，很容易发生错误。

2）多线程调试很困难。

3）把一个任务划分为两部分，

用两个线程在单处理器上运行时，不一定更快。

除非能确定这两个部分能同时执行、且运行在多处理器上。

线程的应用场合

1) 需要让用户感觉在同时做多件事情时，

比如，处理文档的进程，一个线程处理用户编辑，一个线程同时统计用户的字数。

2) 当一个应用程序，需要同时处理输入、计算、输出时，

可开3个线程，分别处理输入、计算、输出。

让用户感觉不到等待。

线程的使用

1）线程的创建

pthread_create

原型：int pthread_create (

pthread_t *thread,

pthread_attr_t *attr,

void (*start_routine)(void),

void *arg);

参数：thread, 指向新线程的标识符。

通过该指针返回所创建线程的标识符。

attr, 用来设置新线程的属性。

一般取默认属性，即该参数取NULL

start_routine, 该线程的处理函数

该函数的返回类型和参数类型都是void*

arg, 线程处理函数start_routine的参数

功能：创建一个新线程，

同时指定该线程的属性、执行函数、执行函数的参数

通过参数1返回该线程的标识符。

返回值：成功，返回0

失败，返回错误代码

注意：大部分pthread_开头的函数成功时返回0，失败时返回错误码（而不是-1）

注意：使用fork创建进程后，进程 马上就启动，但是是和父进程同时执行fork之后后的代码。

使用pthread_create创建线程后，新线程马上就启动，即执行对应的线程处理函数。

2）线程的终止

pthread_exit

原型：void pthread_exit (void *retval)

功能：在线程函数内部调用该函数。

终止该线程，并通过参数retval返回一个指针。

该指针不能指向该线程的局部变量。

3）等待指定线程结［

pthread_join

功能：类似与进程中的waitpid

等待指定的线程结束，并使参数指向该线程函数的返回值（用pthread_exit返回的值）

原型：int pthread_join (pthread_t th,

void ** thread_return);

参数：th, 指定等待的线程

thread_return, 指向该线程函数的返回值

线程函数的返回值类型为void*，故该参数的类型为void**

4）使用线程程序的编译

(1) 编译时，定义宏_REENTRANT

即： gcc -D_REENTRANT （#define REENTRANT)

功能：告诉编译器，编译时需要可重入功能。
即使得，在编译时，编译部分函数的可重入版本。

(2) 编译时，指定线程库
即: gcc -lpthread
功能：使用系统默认的NPTL线程库,
即在默认路径中寻找库文件libpthread.so
默认路径为/usr/lib和/usr/local/lib

当系统默认使用的不是NPTL线程库时（系统较老，2003年以前）
指定：gcc  -L/usr/lib/nptl   -lpthread
补充： -L 指定库文件所在的目录
-l  指定库文件的名称(-lpthread ,指库文件名为libpthread.so)

总结：一般使用如下形式即可
gcc   -D_REENTRANT   -lpthread    mythread.c    -o   mythread

4）实例

main1.c

实例

创建一个线程，并传递一个字符串

在新线程中，把所传递的字符串打印出来，

并把字符串转换为大写，再返回给主线程

新线程结束后，在主线程中，把所返回的结果打印输出。

#ifdef FUNC_A

void test_func(void)
{
printf("world");
}

#else

void test_func(void)
{
printf("hello");
}

#endif

main1.c

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int my_global;

void* my_thread_handle(void *arg)
{
int val;

val = *((int*)arg);

printf("new thread begin, arg=%d\n", val);
my_global += val;

sleep(3);

pthread_exit(&my_global);

//  ≤ª‘Ÿ÷¥––
printf("new thread end\n");
}

int main(void)
{
pthread_t  mythread;
int arg;
int ret;
void *thread_return;

arg = 100;
my_global = 1000;

printf("my_global=%d\n", my_global);
printf("ready create thread...\n");

ret = pthread_create(&mythread, 0, my_thread_handle, &arg);
if (ret != 0) {
printf("create thread failed!\n");
exit(1);
}

printf("wait thread finished...\n");
ret = pthread_join(mythread, &thread_return);
if (ret != 0) {
printf("pthread_join failed!\n");
exit(1);
}
printf("wait thread end, return value is %d\n", *((int*)thread_return));
printf("my_global=%d\n", my_global);

printf("create thread finished!\n");
}