Linux--線程的控制

0.前言

?1.pthread庫

2.關于控制線程的接口

2.1.創建線程（pthread_create）

2.2.線程等待（pthread_join）

代碼示例1：

?編輯

***一些問題***

2.?3.創建多線程??

3.線程的終止?（pthread_exit? / pthread_cancel）

總結：

4.線程分離（pthread_detach）

新線程分離主線程

5.C++ 11中的多線程

0.前言

線程的創建，終止，等待，分離

?1.pthread庫

????????Linux中有線程嗎？沒有，只有輕量級進程--（就是線程）。因此Linux下的系統調用只會給用戶提供創建輕量級進程的接口，這些接口需要被pthread庫進行封裝，按照線程的接口提供給用戶，用戶通過這些接口來創建，終止，等待，分離線程。所以我們稱Linux的線程為用戶級線程，windows的線程為內核級線程。

?

2.關于控制線程的接口

2.1.創建線程（pthread_create）

引入接口：pthread_create，用于創建一個新線程

參數說明

pthread_t *thread：這是一個指向?pthread_t?類型的指針，用于存儲新創建的線程的標識符。通過這個標識符，你可以引用或操作這個線程。
const pthread_attr_t *attr：這是一個指向?pthread_attr_t?類型的指針，用于設置線程的屬性，如堆棧大小、調度策略等。如果傳遞?NULL，則使用默認屬性。
void *(*start_routine) (void *)：這是新線程將要執行的函數的指針。該函數必須接受一個?void *?類型的參數并返回一個?void *?類型的值。這個函數的參數?arg?將被傳遞給新線程。（輸入一個函數的地址）
void *arg：這是傳遞給?start_routine?函數的參數。

如果成功，pthread_create?返回?0；如果失敗，則返回錯誤碼。

2.2.線程等待（pthread_join）

引入接口：pthread_join

參數說明

pthread_t thread：這是要等待的線程的標識符（ID），該標識符是由?pthread_create?函數返回的。
void **retval：這是一個指向?void *?指針的指針，用于接收被等待線程的返回值。如果被等待的線程調用了?pthread_exit?并傳遞了一個返回值，或者簡單地返回了一個值（對于從?void*?返回類型的線程函數），那么這個值就可以通過這個參數返回給等待的線程。如果對這個返回值不感興趣，可以傳遞?NULL。

如果成功，pthread_join?返回?0；如果失敗，則返回錯誤碼。

代碼示例1：

線程的創建和等待：
#include <iostream>
#include <string>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *threadrun(void *args)
{int cnt =10;while(cnt){std::cout<<"new thread run ...,cnt: "<<cnt--<<std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)"thread 1");std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;n= pthread_join(tid,nullptr);if(n==0){std::cout<<"main thread wait success"<<std::endl;}return 0;
}
***一些問題***

問題1：mian和new線程誰先運行？不確定

問題2：我們期望誰最后退出？main thread，如何來保證呢？

join來保證，不join呢？會造成類似僵尸進程的問題

問題3：tid是什么樣子的？

代碼：以16進制的形式打印出來?
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我們按照16進行打印出來std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;
這個線程id是一個虛擬地址，后面再談

問題4：全面看待線程函數傳參，它可以傳任意類型，當然也可以傳類對象的地址,這意味著我們可以給線程傳遞多個參數，多種方法了
class ThreadData
{
public:std::string name;int num;
};
void *threadrun(void *args)
{//靜態強轉 ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args);int cnt =10;while(cnt){std::cout << td->name << " run ..." <<"num is: "<<td->num<< ", cnt: " << cnt-- << std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{ThreadData *td=new ThreadData();td->name ="thread-1";td->num = 1;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)&td);
}
傳類對象的時候最好是在堆上開辟，這樣多個線程之間就不會互相干擾。

問題5：pthread_create第三個參數的返回值，該返回值是void*類型的，如果主線程想要獲取線程的返回值，可以通過join函數獲取（在線程沒出錯的情況下是能獲取到的，如果某一個線程出錯，主線程也是會跟著崩掉，因為線程出錯誤，是直接給整個進程發信號的，導致整個進程都掛掉了）

代碼示例：返回一個類對象
#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>class ThreadData
{
public:int Excute(){return x + y;}
public:std::string name;int x;int y;// other
};class ThreadResult
{
public:std::string print(){return std::to_string(x) + "+" + std::to_string(y) + "=" + std::to_string(result);}
public:int x;int y;int result;
};
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}
void *threadRun(void *args)
{ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args); // (ThreadData*)argsThreadResult *result = new ThreadResult();int cnt = 10;while(cnt){sleep(3); std::cout << td->name << " run ..." << ", cnt: " << cnt-- << std::endl;result->result = td->Excute();result->x = td->x;result->y = td->y;break;//跑一次退出}delete td;return (void*)result;
}
int main()
{pthread_t tid;ThreadData *td=new ThreadData();td->name="thread-1";td->x=10;td->y=20;int n = pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, td);std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我們按照16進行打印出來std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;ThreadResult *result = nullptr; // 開辟了空間的！！！n = pthread_join(tid, (void**)&result); if(n == 0){std::cout << "main thread wait success, new thread exit code: " << result->print() << std::endl;}sleep(10);return 0;
}
2.?3.創建多線程??

下面是一段示例：

初步：創建線程id和線程name，保存所有線程的id信息，最后主線程回收每個線程
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}return args;
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有線程的idpthread_t tid;// 2. 線程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*線程的名字*/name);//3.保存所有線程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}}
?
我們用vector儲存線程id集

3.線程的終止?（pthread_exit? / pthread_cancel）

????????對于新線程來說，線程終止，函數return；main函數結束，主線程結束，表示整個進程結束！

????????關于exit：專門用來終止進程的，不能用來終止線程！任意一個線程調用exit都表示進程終止！如果你想讓一個線程馬上終止，這里就要用到第三個接口：pthread_exit

參數：

retval：這是一個指向任意數據的指針，該數據將被線程的終止狀態所使用，并且可以被其他線程通過調用?pthread_join?來訪問。

當然你還可以使用接口：pthread_cancel取消一個線程

參數：

thread：要發送取消請求的線程標識符（pthread_t 類型）。

代碼示例：
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}//return args;pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有線程的idpthread_t tid;// 2. 線程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*線程的名字*/name);//3.保存所有線程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}sleep(100);
}
在主線程未退出的情況下，其它線程成功退出了。

線程取消，退出結果為-1；?#define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有線程的idpthread_t tid;// 2. 線程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*線程的名字*/name);//3.保存所有線程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){pthread_cancel(tid); // 取消std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 線程被取消線程的退出結果是：-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit..." << std::endl;}sleep(100);
}
總結：

? ? 新線程如何終止？

? ? 1. 線程函數 return

? ? 2. pthread_exit

? ? 3. main thread call pthread_cancel, 新線程退出結果是-1

4.線程分離（pthread_detach）

????????線程分離的是將線程與創建它的進程（或主線程）的終止狀態分離。當一個線程被分離后，它依然屬于進程內部，但它不再需要被其他線程顯式地等待（通過?pthread_join）來釋放其資源。當分離的線程終止時，它的所有資源會自動被釋放回系統，無需其他線程的干預。

參數

thread：要分離的線程的標識符（pthread_t 類型）。

返回值

成功時返回 0。
失敗時返回錯誤號。

????????一個線程被創建，默認是joinable，必須要被join的；如果一個線程被分離，線程的工作狀態分離狀態，不需要/不能被join的。

? ? ? ? 這里我們還需要借助一個接口：pthread_self，一調用就是獲取自己的線程id

新線程分離主線程

代碼示例：一旦分離主線程就不能等待了，如果等待會發生什么？這里我們看一下分離且join后，join的返回值

? ? ? ? 我們發現返回值為：22，這說明主線程以等待就直接出錯了。所以主線程無需等待，主線程可以做自己的事情了。如果在線程分離的情況下，且主線程沒有做等待，新線程出錯了，整個進程也是直接掛掉的，因為它還是在進程內部。
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{pthread_detach(pthread_self());std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有線程的idpthread_t tid;// 2. 線程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*線程的名字*/name);//3.保存所有線程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 線程被取消線程的退出結果是：-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)int n = pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit...n :" <<n<< std::endl;}sleep(100);
}

5.C++ 11中的多線程

????????C++11在Linux中使用多線程，編譯時也是要鏈接pthread庫，因為C++11中的多線程本質，就是對原生線程庫接口的封裝！！！

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void threadrun(std::string name, int num)
{while(num){std::cout << name << " num : " << num<< std::endl;num--;sleep(1);}
}int main()
{std::string name = "thread-1";std::thread mythread(threadrun, std::move(name), 10);while(true){std::cout << "main thhread..." << std::endl;sleep(1);}mythread.join();return 0;
}