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Linux多线程编程快速入门

转载 作者：qq735679552 更新时间：2022-09-28 22:32:09 31 4
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这篇CFSDN的博客文章Linux多线程编程快速入门由作者收集整理，如果你对这篇文章有兴趣，记得点赞哟.

本文主要对Linux下的多线程进行一个入门的介绍，虽然是入门，但是十分详细，希望大家通过本文所述，对Linux多线程编程的概念有一定的了解。具体如下.

1 线程基本知识

进程是资源管理的基本单元，而线程是系统调度的基本单元，线程是操作系统能够进行调度运算的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务.

一个进程在某一个时刻只能做一件事情，有了多个控制线程以后，在程序的设计成在某一个时刻能够做不止一件事，每个线程处理独自的任务.

需要注意的是：即使程序运行在单核处理器上，也能够得到多线程编程模型的好处。处理器的数量并不影响程序结构，所以不管处理器个数多少，程序都可以通过线程得以简化.

linux操作系统使用符合POSIX线程作为系统标准线程，该POSIX线程标准定义了一整套操作线程的API.

2. 线程标识

与进程有一个ID一样，每个线程有一个线程ID，所不同的是，进程ID在整个系统中是唯一的，而线程是依附于进程的，其线程ID只有在所属的进程中才有意义。线程ID用pthread_t表示.

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//pthread_self直接返回调用线程的ID
include <pthread.h>
pthread_t pthread_self( void );

判断两个线程ID的大小是没有任何意义的，但有时可能需要判断两个给定的线程ID是否相等，使用以下接口:

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//pthread_equal如果t1和t2所指定的线程ID相同，返回0；否则返回非0值。
include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

3. 线程创建

一个线程的生命周期起始于它被创建的那一刻，创建线程的接口:

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

函数参数:

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thread(输出参数)，由pthread_create在线程创建成功后返回的线程句柄，该句柄在后续操作线程的API中用于标志该新建的线程；
start_routine(输入参数)，新建线程的入口函数；
arg(输入参数)，传递给新线程入口函数的参数；
attr(输入参数)，指定新建线程的属性，如线程栈大小等；如果值为NULL，表示使用系统默认属性。

函数返回值:

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成功，返回0；
失败，返回相关错误码。

需要注意:

1.主线程，这是一个进程的初始线程，其入口函数为main函数。 2.新线程的运行时机，一个线程被创建之后有可能不会被马上执行，甚至，在创建它的线程结束后还没被执行；也有可能新线程在当前线程从pthread_create前就已经在运行，甚至，在pthread_create前从当前线程返回前新线程就已经执行完毕.

程序实例:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
 
void printids( const char *s){
  pid_t pid;
  pthread_t tid;
  pid = getpid();
  tid = pthread_self();
  printf ( "%s, pid %lu tid %lu (0x%lx)\n" ,s,(unsigned long )pid,(unsigned long )tid,
  (unsigned long )tid);
}
 
void *thread_func( void *arg){
  printids( "new thread: " );
  return (( void *)0);
}
int main() {
  int err;
  pthread_t tid;
  err = pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);
  if (err != 0) {
   fprintf (stderr, "create thread fail.\n" );
  exit (-1);
  }
  printids( "main thread:" );
  sleep(1);
  return 0;
}

注意上述的程序中，主线程休眠一秒，如果不休眠，则主线程不休眠，则其可能会退出，这样新线程可能不会被运行，我自己注释掉sleep函数，发现好多次才能让新线程输出.

编译命令:

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gcc -o thread thread .c -lpthread

运行结果如下:

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main thread :, pid 889 tid 139846854309696 (0x7f30a212f740)
new thread : , pid 889 tid 139846845961984 (0x7f30a1939700)

可以看到两个线程的进程ID是相同的。其共享进程中的资源.

4. 线程终止

线程的终止分两种形式：被动终止和主动终止 。

被动终止有两种方式:

1.线程所在进程终止，任意线程执行exit、_Exit或者_exit函数，都会导致进程终止，从而导致依附于该进程的所有线程终止。 2.其他线程调用pthread_cancel请求取消该线程.

主动终止也有两种方式:

1.在线程的入口函数中执行return语句，main函数(主线程入口函数)执行return语句会导致进程终止，从而导致依附于该进程的所有线程终止。 2.线程调用pthread_exit函数，main函数(主线程入口函数)调用pthread_exit函数， 主线程终止，但如果该进程内还有其他线程存在，进程会继续存在，进程内其他线程继续运行.

线程终止函数:

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

线程调用pthread_exit函数会导致该调用线程终止，并且返回由retval指定的内容。 注意:retval不能指向该线程的栈空间，否则可能成为野指针！ 。

5. 管理线程的终止

5.1 线程的连接

一个线程的终止对于另外一个线程而言是一种异步的事件，有时我们想等待某个ID的线程终止了再去执行某些操作，pthread_join函数为我们提供了这种功能，该功能称为线程的连接:

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

参数说明:

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thread(输入参数)，指定我们希望等待的线程
retval(输出参数)，我们等待的线程终止时的返回值，就是在线程入口函数中return的值或者调用pthread_exit函数的参数

返回值:

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成功时，返回0
错误时，返回正数错误码

当线程X连接线程Y时，如果线程Y仍在运行，则线程X会阻塞直到线程Y终止；如果线程Y在被连接之前已经终止了，那么线程X的连接调用会立即返回.

连接线程其实还有另外一层意义，一个线程终止后，如果没有人对它进行连接，那么该终止线程占用的资源，系统将无法回收，而该终止线程也会成为僵尸线程。因此，当我们去连接某个线程时，其实也是在告诉系统该终止线程的资源可以回收了.

注意:对于一个已经被连接过的线程再次执行连接操作， 将会导致无法预知的行为！ 。

5.2 线程的分离

有时我们并不在乎某个线程是不是已经终止了，我们只是希望如果某个线程终止了，系统能自动回收掉该终止线程所占用的资源。pthread_detach函数为我们提供了这个功能，该功能称为线程的分离:

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

默认情况下，一个线程终止了，是需要在被连接后系统才能回收其占有的资源的。如果我们调用pthread_detach函数去分离某个线程，那么该线程终止后系统将自动回收其资源.

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/*
* 文件名： thread_sample1.c
* 描述：演示线程基本操作
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
 
/*子线程1入口函数*/
void *thread_routine1( void *arg)
{
  fprintf (stdout, "thread1: hello world!\n" );
  sleep(1);
  /*子线程1在此退出*/
  return NULL;
}
 
/*子线程2入口函数*/
void *thread_routine2( void *arg)
{
 
  fprintf (stdout, "thread2: I'm running...\n" );
  pthread_t main_thread = (pthread_t)arg;
 
  /*分离自我，不能再被连接*/
  pthread_detach(pthread_self());
 
  /*判断主线程ID与子线程2ID是否相等*/
  if (!pthread_equal(main_thread, pthread_self())) {
   fprintf (stdout, "thread2: main thread id is not equal thread2\n" );
  }
 
  /*等待主线程终止*/
  pthread_join(main_thread, NULL);
  fprintf (stdout, "thread2: main thread exit!\n" );
 
  fprintf (stdout, "thread2: exit!\n" );
  fprintf (stdout, "thread2: process exit!\n" );
  /*子线程2在此终止，进程退出*/
  pthread_exit(NULL);
}
 
int main( int argc, char *argv[])
{
 
  /*创建子线程1*/
  pthread_t t1;
  if (pthread_create(&t1, NULL, thread_routine1, NULL)!=0) {
   fprintf (stderr, "create thread fail.\n" );
   exit (-1);
  }
  /*等待子线程1终止*/
  pthread_join(t1, NULL);
  fprintf (stdout, "main thread: thread1 terminated!\n\n" );
 
  /*创建子线程2，并将主线程ID传递给子线程2*/
  pthread_t t2;
  if (pthread_create(&t2, NULL, thread_routine2, ( void *)pthread_self())!=0) {
   fprintf (stderr, "create thread fail.\n" );
   exit (-1);
  }
 
  fprintf (stdout, "main thread: sleeping...\n" );
  sleep(3);
  /*主线程使用pthread_exit函数终止，进程继续存在*/
  fprintf (stdout, "main thread: exit!\n" );
  pthread_exit(NULL);
 
  fprintf (stdout, "main thread: never reach here!\n" );
  return 0;
}

最终的执行结果如下:

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thread1: hello world!
main thread : thread1 terminated!
 
main thread : sleeping...
thread2: I'm running...
thread2: main thread id is not equal thread2
main thread : exit !
thread2: main thread exit !
thread2: exit !
thread2: process exit !

总结

以上就是本文关于Linux多线程编程快速入门的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站其他相关专题，如有不足之处，欢迎留言指出。感谢朋友们对本站的支持！ 。

原文链接：http://blog.csdn.net/taoyanqi8932/article/details/56288950 。

最后此篇关于Linux多线程编程快速入门的文章就讲到这里了,如果你想了解更多关于Linux多线程编程快速入门的内容请搜索CFSDN的文章或继续浏览相关文章，希望大家以后支持我的博客！ 。

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