個人主頁：chian-ocean

文章專欄-Linux

前言：

POSIX線程（Pthreads） 是一種在 POSIX 標準下定義的線程庫，它為多線程編程提供了統一的接口，主要用于 UNIX 和類 UNIX 系統（如 Linux、MacOS 和 BSD 等）。POSIX 線程（Pthreads）允許程序在多個處理器上并行運行，從而提高應用程序的性能，尤其在多核處理器環境中。

監控線程的bash

while :; do ps -aL | head -1 ; ps -aL | grep thread ; sleep 1;done

線程的控制

• 與線程有關的函數構成了?個完整的系列，絕?多數函數的名字都是以pthread_打頭的
• 要使?這些函數庫，要通過引?頭? pthread.h
• 鏈接這些線程函數庫時要使?編譯器命令的“-lpthread”選項

線程的創建(pthread_create)

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *), void *arg);

參數解析：

1. pthread_t *thread：指向 pthread_t 類型的變量，這個變量將存儲新線程的 ID。
2. const pthread_attr_t *attr：指向 pthread_attr_t 類型的指針，它包含了新線程的屬性（如棧大小、調度策略等）。如果傳入 NULL，則使用默認屬性。
3. void *(*start_routine)(void *)：這是一個指向線程執行函數的指針，該函數接收一個 void* 類型的參數，并返回 void* 類型的結果。
4. void *arg：這是傳遞給 start_routine 函數的參數，允許你向線程傳遞數據。

示例：

#include<iostream>  
#include<unistd.h>     
#include<pthread.h>    using namespace std;    // 線程函數
void* mythread(void* args)
{// 創建一個循環，子線程會打印 6 次for(int i = 0; i < 6; i++) {sleep(1);                // 讓線程睡眠 1 秒鐘，模擬任務的執行cout << "Child Thread" << endl;  // 打印“Child Thread”，表示子線程在運行}return nullptr;
}// 主函數
int main()
{pthread_t tid;   // 定義一個線程ID變量// 創建子線程，線程的執行函數是 mythread，其他參數為默認值pthread_create(&tid, nullptr, mythread, nullptr);// 主線程執行，循環 6 次for(int i = 0; i < 6; i++) {cout << "Main Thread" << endl; // 打印“Main Thread”，表示主線程在運行sleep(1);                // 讓主線程睡眠 1 秒鐘}// 等待子線程完成執行pthread_join(tid, nullptr);  // 阻塞等待 tid 線程執行完畢return 0;  // 程序正常退出
}

• pthread_create()：用于創建一個新的線程，mythread 是新線程的執行函數。該函數接受參數 nullptr，表示沒有傳遞任何參數給線程。
• pthread_join(tid, nullptr)：等待線程 tid 執行完成，pthread_join 阻塞主線程，直到子線程執行完畢。

打印結果：

線程退出

pthread_join

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

參數說明：

• pthread_t thread：要等待結束的線程 ID。
• void **retval：用于存儲線程返回值的指針。如果不需要返回值，可以將其設置為 NULL。

功能描述：

• pthread_join() 函數使得調用該函數的線程（通常是主線程）阻塞，直到指定的線程（由 thread 參數指定）執行完畢。
• 當線程結束后，系統會回收該線程的資源。如果 retval 不為 NULL，線程的返回值將被存儲在 retval 指向的位置。

示例：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>using namespace std;// 子線程的執行函數
void* mythread(void*args)
{// 循環6次，每次打印一次信息，并且每次暫停1秒for(int i = 0 ; i < 6 ;i++) {sleep(1);  // 休眠1秒鐘cout << "Child Thread is running ...." << endl;  // 輸出子線程運行的提示}// 返回一個值100，并強制轉換為 void* 類型return (void*)100;
}int main()
{pthread_t tid;  // 定義一個線程ID變量// 創建子線程，傳入 mythread 函數作為線程執行的函數，參數為 nullptrpthread_create(&tid, nullptr, mythread, nullptr);// 主線程運行6次，每次輸出一次信息，并且每次暫停1秒for(int i = 0 ; i < 6 ;i++) {cout << "Main Thread is running .." << endl;  // 輸出主線程運行的提示sleep(1);  // 休眠1秒鐘}void* retval;  // 聲明一個指向 void 的指針，用于接收子線程的返回值// 等待子線程結束，并將子線程的返回值存儲到 retval 中pthread_join(tid, &retval);// 輸出子線程的返回值，將其強制轉換為整數類型并輸出cout << (int64_t)retval << endl;  // 輸出子線程的返回值，轉換為整數return 0;
}

程序流程：

1. 并發輸出：主線程和子線程的輸出交替進行，打印在終端上時會交替顯示 “Main Thread is running …” 和 “Child Thread is running …”。
2. 同步：主線程通過 pthread_join() 等待子線程完成，并獲取子線程的返回值。
3. 線程返回值：子線程通過 return (void*)100 返回一個 void* 類型的值，主線程通過 pthread_join() 捕獲該返回值并輸出。

打印：

pthread_exit

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);

參數說明：

• retval：這是一個指針，線程退出時可以返回的值。該值可以被其他線程通過 pthread_join 獲取，用來傳遞線程的退出狀態或其他信息。
• 注意：retval 可以是任何類型的指針，通常是一個線程退出的狀態信息。

示例：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>using namespace std;void* mythread(void* args)  // 線程函數
{// 子線程執行的操作，循環輸出 "Child Thread is running ...."for (int i = 0; i < 6; i++) {sleep(1);  // 每次休眠1秒cout << "Child Thread is running ...." << endl;}// 輸出結束前的信息cout << "Child  Pthread_exit" << endl;// 使用 pthread_exit 顯式退出線程并返回一個狀態碼 100pthread_exit((void*)100);// 這一行代碼不會被執行到，因為 pthread_exit 已經退出線程return (void*)100;
}int main() 
{pthread_t tid;  // 聲明一個線程標識符// 創建線程pthread_create(&tid, nullptr, mythread, nullptr);// 主線程執行的操作for (int i = 0; i < 6; i++) {cout << "Main Thread is running .." << endl;sleep(1);  // 每次休眠1秒}// 主線程休眠，確保子線程有時間執行sleep(8);  // 等待子線程執行完畢// 主線程結束前輸出信息cout << "main return " << endl;return 0;  // 程序結束
}

程序流程：

• 程序運行時，子線程和主線程會交替輸出 “Child Thread is running …” 和 “Main Thread is running …”。
• 主線程執行完成它的循環后，調用 sleep(8) 來等待子線程的執行。此時，子線程已經執行完它的循環，并通過 pthread_exit 顯式退出。
• 由于沒有在主線程中調用 pthread_join()，主線程并沒有等待子線程完成，它只是通過 sleep(8) 暫停一段時間，確保子線程有足夠的時間結束。

打印：

pthread_cancal

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

參數說明：

• pthread_t thread：目標線程的線程 ID（TID），即你希望取消的線程。

功能描述：

• pthread_cancel 用于向指定的線程發送取消請求。調用此函數后，目標線程會接收到取消請求，并在合適的時機響應取消請求。

返回值：

• 返回 0 表示成功，其他返回值表示失敗，通常是因為無法取消線程（如線程已經結束等）。

示例：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;// Hex函數，用于將整數轉換為十六進制字符串
string Hex(int data)
{char buff[1034] = {0};// snprintf用于將整數data轉換為十六進制字符串snprintf(buff,sizeof(buff),"0x%x",data);return buff;
}// 線程函數，打印每個線程的整數值
void* mythread(void* args)
{// 將傳入的參數指針轉換為整型指針int* i = (int*)args;while(true) // 無限循環，模擬線程的持續運行{sleep(1);  // 每次休眠1秒cout << "thread: " << *i  << endl;  // 輸出線程ID（即傳遞給線程的值）}return (void*)100;  // 返回一個指針類型的值，通常線程退出時返回狀態
}int main()
{// 定義一個 vector 來存儲線程IDvector<pthread_t> th;// 創建4個線程for(int i = 0; i < 4; i++){pthread_t tid;  // 定義一個線程ID變量// 創建線程，將線程ID、線程函數（mythread）以及傳遞給線程的參數（i的地址）傳入pthread_create(&tid, nullptr, mythread, &i);// 將線程ID添加到線程容器中th.push_back(tid);}cout << "ready calcel" << endl;sleep(3);  // 休眠3秒，等待線程輸出// 取消每個創建的線程for(int i = 0; i < th.size(); i++){cout <<"calcel: thread "  << i <<endl;  // 輸出正在取消的線程編號pthread_cancel(th[i]);  // 取消對應的線程}sleep(1);  // 稍等1秒，確保線程能夠響應取消請求cout << "main return "<<endl;  // 輸出主線程返回信息return 0;  // 程序結束
}

程序流程：

• ** 主線程創建子線程：**主線程使用 pthread_create() 創建 4 個子線程，每個子線程打印傳遞給它的整數值（即循環中的 i），并在每秒打印一次。

• **線程輸出：**每個線程在無限循環中每秒輸出 thread: <value>，其中 <value> 是它收到的整數（傳遞給線程的 i）。

• **主線程等待：**主線程在創建完線程后，休眠 3 秒，允許線程輸出信息。

• **取消線程：**主線程在 3 秒后調用 pthread_cancel() 來取消所有 4 個線程，每個線程被取消后，它會終止執行（線程的退出取決于它們在什么地方被取消）。

• **程序結束：**主線程輸出 "main return" 并結束，程序執行完畢。

打印：

線程分離

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);

參數：

• thread：要設置為分離狀態的線程 ID。

功能描述

• 功能描述：pthread_detach 用于將一個線程設置為 分離狀態。當線程被設置為分離狀態后，線程在完成執行時會自動釋放資源，而不需要其他線程顯式地調用 pthread_join() 來清理線程資源。

示例：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;// Hex函數：將整數轉換為十六進制字符串
string Hex(int data)
{char buff[1034] = {0};snprintf(buff, sizeof(buff), "0x%x", data);  // 將整數以十六進制格式轉換成字符串return buff;
}// 線程函數
void* mythread(void* args)
{pthread_detach(pthread_self());  // 將當前線程設置為分離狀態int* i = (int*)args;  // 將傳入的參數指針轉換為整型指針int n = 3;// 循環打印線程編號（傳遞給線程的值），共打印3次while(n--){sleep(1);  // 每次循環休眠1秒cout << "thread: " << *i << endl;  // 輸出線程的編號}return (void*)100;  // 線程返回值
}int main()
{vector<pthread_t> th;  // 用于存儲線程ID的容器cout << "線程的創建" << endl;// 創建4個線程for(int i = 0; i < 4; i++){pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, mythread, &i);  // 創建線程并傳遞 i 的地址作為參數th.push_back(tid);  // 將創建的線程ID加入到線程容器中}sleep(10);  // 主線程休眠10秒，確保所有子線程能運行完cout << "main return " << endl;return 0;  // 主程序結束
}

程序執行流程：

1. 主線程通過 pthread_create 創建 4 個子線程，每個子線程都會執行 mythread 函數。
2. 每個子線程會打印 3 次其編號（線程的參數），并在每次打印后休眠 1 秒。
3. 主線程休眠 10 秒，以確保子線程有足夠的時間打印信息。
4. 每個子線程在完成執行后會自動退出并釋放資源，因為它們是分離線程（調用了 pthread_detach）。
5. 主線程輸出 “main return” 并結束。

打印：

• 以上的代碼沒有實現同步，可能會導致錯亂打印。