C语言--Linux多线程pthread

简介

pthread是POSIX thread的 简称，Posix线程是一个POSIX标准线程.该标准定义内部API创建和操纵线程.

线程库实行了POSIX线程标准通常称为pthreads.pthreads是最常用的POSIX系统如Linux和Unix,而微软Windowsimplementations同时存在.举例来说,pthreads-w32可支持MIDP的pthread 　　
Pthreads定义了一套 C程序语言类型、函数与常量，它以 pthread.h 头文件和一个线程库实现。

数据类型

pthread_t：线程句柄 　　
pthread_attr_t：线程属性

线程操纵函数（简介起见，省略参数）

pthread_create()：创建一个线程 　　
pthread_exit()：终止当前线程 　　
pthread_cancel()：中断另外一个线程的运行 　　
pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束 　　
pthread_attr_init()：初始化线程的属性 　　
pthread_attr_setdetachstate()：设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）
pthread_attr_getdetachstate()：获取脱离状态的属性 　　
pthread_attr_destroy()：删除线程的属性 　　
pthread_kill()：向线程发送一个信号

同步函数

用于 mutex 和条件变量 　　
pthread_mutex_init() 初始化互斥锁 　　
pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁 　　
pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操作） 　　
pthread_mutex_trylock()：试图占有互斥锁（不阻塞操作）。当互斥锁空闲时将占有该锁；否则立即返回　　
pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁 　　
pthread_cond_init()：初始化条件变量 　　
pthread_cond_destroy()：销毁条件变量 　　
pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生
pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程 　　 　　
Thread-local storage（或者以Pthreads术语，称作 线程特有数据）: 　　
pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键 　　
pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定 　　
pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在 value 指向的位置中 　　
pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键

与一起工作的工具函数

pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较 　　
pthread_detach(): 分离线程 　　
pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

实例

#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <sys/time.h>#include <string.h>#define MAX 10pthread_t thread[2];pthread_mutex_t mut;int number=0, i;void *thread1(){        printf ("thread1 : I'm thread 1,starting...\n");        for (i = 0; i < MAX; i++)        {                printf("thread1 : number = %d\n",number);                pthread_mutex_lock(&mut);                        number++;                pthread_mutex_unlock(&mut);                sleep(2);        }        pthread_exit(NULL);}void *thread2(){        printf("thread2 : I'm thread 2,starting...\n");        for (i = 0; i < MAX; i++)        {                printf("thread2 : number = %d\n",number);                pthread_mutex_lock(&mut);                        number++;                pthread_mutex_unlock(&mut);                sleep(3);        }        pthread_exit(NULL);}void thread_create(void){        int temp;        memset(&thread, 0, sizeof(thread));     //comment1        /*创建线程*/        if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0)  //comment2                     printf("create thread1 failed!\n");        else                printf("create thread1 successed!\n");        if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0)  //comment3                printf("create thread failed!\n");        else                printf("create thread2 successed!\n");}void thread_wait(void){        /*等待线程结束*/        if(thread[0] !=0)           {             //comment4                    pthread_join(thread[0],NULL);                printf("thread1 end !\n");          }        if(thread[1] !=0)            {                  //comment5                pthread_join(thread[1],NULL);                printf("thread2 end !\n");         }}int main(){        /*用默认属性初始化互斥锁*/        pthread_mutex_init(&mut,NULL);        thread_create();        thread_wait();        return 0;}

一 pthread_t

pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义：
　

　typedef unsigned long int pthread_t;

　　它是一个线程的标识符。

二 pthread_create

函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为：

　　extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,　　void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));

　　第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。这里，我们的函数thread不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。

三 pthread_join； pthread_exit
　　
函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为：

　　extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));

　　第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是像我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为：

　　extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));

　　唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL，这个值将被传递给 thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。
　　在这一节里，我们编写了一个最简单的线程，并掌握了最常用的三个函数pthread_create，pthread_join和pthread_exit。下面，我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。

互斥锁相关

互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。

一 pthread_mutex_init

函数pthread_mutex_init用来生成一个互斥锁。NULL表明使用默认属性。如需要声明特定属性的互斥锁，须调用函数pthread_mutexattr_init。函数pthread_mutexattr_setpshared和函数 pthread_mutexattr_settype用来设置互斥锁属性。前一个函数设置属性pshared，它有两个取值， PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用来不同进程中的线程同步，后者用于同步本进程的不同线程。在上面的例子中，我们使用的是默认属性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。后者用来设置互斥锁类型，可选的类型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它们分别定义了不同的上所、解锁机制，一般情况下，选用最后一个默认属性。

二 pthread_mutex_lock；pthread_mutex_unlock

pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁，此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止，均被上锁，即同一时间只能被一个线程调用执行。当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那此线程被阻塞，即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁。

注意：

1 需要说明的是，上面的两处sleep不光是为了演示的需要，也是为了让线程睡眠一段时间，让线程释放互斥锁，等待另一个线程使用此锁。因为在linux下好像没有pthread_delay_np那个函数（我试了一下，提示没有定义该函数的引用），所以我用了sleep来代替，好像也可以通过pthread_cond_timedwait来代替。

2 请千万要注意里头的注释comment1-5。如果没有comment1和comment4,comment5,将导致在pthread_join的时候出现段错误，另外，上面的comment2和comment3是根源所在，所以千万要记得写全代码。因为上面的线程可能没有创建成功，导致下面不可能等到那个线程结束，而在用pthread_join的时候出现段错误（访问了未知的内存区）。另外，在使用memset的时候，需要包含string.h头文件哦

上述执行并输出如下：

说明：由于pthread库不是标准linux库， 在编译时需加上 -lpthread 。