linux线程控制原语2

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？ 【pthrd_exit.c】

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

void *tfn(void *arg)
{
int i;

i = (int)arg; //强转。

if (i == 2)
pthread_exit(NULL);
sleep(i); //通过i来区别每个线程

printf("I'm %dth thread, Thread_ID = %lu\n", i+1, pthread_self());

return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
int n = 5, i;
pthread_t tid;

if (argc == 2)
n = atoi(argv[1]);

for (i = 0; i < n; i++) {
pthread_create(&tid, NULL, tfn, (void *)i);
//将i转换为指针，在tfn中再强转回整形。
}

sleep(n);
printf("I am main, I'm a thread!\n"
"main_thread_ID = %lu\n", pthread_self());

return 0;
}



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。

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。 【pthrd_exit_join.c】

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

typedef struct {
int a;
int b;
} exit_t;

void *tfn(void *arg)
{
exit_t *ret;
ret = malloc(sizeof(exit_t));

ret->a = 100;
ret->b = 300;

pthread_exit((void *)ret);
}

int main(void)
{
pthread_t tid;
exit_t *retval;

pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);

/*调用pthread_join可以获取线程的退出状态*/
pthread_join(tid, (void **)&retval); //wait(&status);
printf("a = %d, b = %d \n", retval->a, retval->b);

return 0;
}



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：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。 【pthrd_loop_join.c】

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

int var = 100;

void *tfn(void *arg)
{
int i;
i = (int)arg;

sleep(i);
if (i == 1) {
var = 333;
printf("var = %d\n", var);
return (void *)var;

} else if (i == 3) {
var = 777;
printf("I'm %dth pthread, pthread_id = %lu\n var = %d\n", i+1, pthread_self(), var);
pthread_exit((void *)var);

} else {
printf("I'm %dth pthread, pthread_id = %lu\n var = %d\n", i+1, pthread_self(), var);
pthread_exit((void *)var);
}

return NULL;
}

int main(void)
{
pthread_t tid[5];
int i;
int *ret[5];

for (i = 0; i < 5; i++)
pthread_create(&tid[i], NULL, tfn, (void *)i);

for (i = 0; i < 5; i++) {
pthread_join(tid[i], (void **)&ret[i]);
printf("-------%d 's ret = %d\n", i, (int)ret[i]);
}

printf("I'm main pthread tid = %lu\t var = %d\n", pthread_self(), var);

sleep(i);
return 0;
}

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 【pthrd_detach.c】

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

void *tfn(void *arg)
{
int n = 3;

while (n--) {
printf("thread count %d\n", n);
sleep(1);
}

//return (void *)1;
pthread_exit((void *)1);
}

int main(void)
{
pthread_t tid;
void *tret;
int err;

#if 1

pthread_attr_t attr; /*通过线程属性来设置游离态*/
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_create(&tid, &attr, tfn, NULL);

#else

pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);
pthread_detach(tid); //让线程分离 ----自动退出,无系统残留资源

#endif

while (1) {
err = pthread_join(tid, &tret);
printf("-------------err= %d\n", err);
if (err != 0)
fprintf(stderr, "thread_join error: %s\n", strerror(err));
else
fprintf(stderr, "thread exit code %d\n", (int)tret);

sleep(1);
}

return 0;
}



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。

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。 【pthrd_endof3.c】  

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

void *tfn1(void *arg)
{
printf("thread 1 returning\n");

return (void *)111;
}

void *tfn2(void *arg)
{
printf("thread 2 exiting\n");
pthread_exit((void *)222);
}

void *tfn3(void *arg)
{
while (1) {
//printf("thread 3: I'm going to die in 3 seconds ...\n");
//sleep(1);

pthread_testcancel(); //自己添加取消点*/
}

return (void *)666;
}

int main(void)
{
pthread_t tid;
void *tret = NULL;

pthread_create(&tid, NULL, tfn1, NULL);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 1 exit code = %d\n\n", (int)tret);

pthread_create(&tid, NULL, tfn2, NULL);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 2 exit code = %d\n\n", (int)tret);

pthread_create(&tid, NULL, tfn3, NULL);
sleep(3);
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 3 exit code = %d\n", (int)tret);

return 0;
}

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：

1. 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。

2. 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。

3. 线程可以调用pthread_exit终止自己。

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。