POSIX多线程入门学习笔记

 

一直感觉自己在做的东西，需要学习多线程编程。

今天看到http://www.kissuki.com/page/4/推荐的文章，索性进行了下学习。

POSIX（可移植操作系统接口）线程是提高代码响应和性能的有力手段。

POSIX是可移植的 多线程代码。

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这个是thread1.c

 

#include <pthread.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h> void *thread_function(void *arg) { int i; for ( i=0; i<20; i++) { printf("Thread says hi!/n"); sleep(1); } return NULL;}int main(void) { pthread_t mythread; if ( pthread_create( &mythread, NULL, thread_function, NULL) ) { printf("error creating thread."); abort(); } if ( pthread_join ( mythread, NULL ) ) { printf("error joining thread."); abort(); } exit(0);} 

root@ubuntu:/home/zhangbin/code# cd thread

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# ls

thread1.c

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# vi thread1.c

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# gcc thread1.c -o thread1 -lpthread

thread1.c: In function ‘thread_function’:

thread1.c:7: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’

thread1.c: In function ‘main’:

thread1.c:19: warning: incompatible implicit declaration of built-in function ‘printf’

 

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没有写引用printf的头文件include <stdio.h>

exit（0）在stdlib中。

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运行结果

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# ls

thread1  thread1.c

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# ./thread1

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

thread says hi !

打印了20个这句话。

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void * 的返回值只是NULL么？（本程序返回的是NULL）

不是，void * 代表的是任意类型。

作者说：

 void *thread_function(void *arg）函数，

注意 thread_function() 接受 void * 作为参数，同时返回值的类型也是 void *。这表明可以用 void * 向新线程传递任意类型的数据，新线程完成时也可返回任意类型的数据

作者的意思是 void * 代表的是任意类型。

作者说：

由于我们不必理会 thread_function() 的返回值，所以将其设为 NULL.

=============pthread_create() =========

作者的讲解：

（1）pthread_t 类型在 pthread.h 中定义，通常称为“线程 id”（缩写为 "tid"）。可以认为它是一种线程句柄。

 （2）pthread_create() 执行成功时返回零而失败时则返回非零值，将 pthread_create() 函数调用放在 if() 语句中只是为了方便地检测失败的调用。

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函数声明参考这里http://hi.baidu.com/jrckkyy/blog/item/f3427f11a1834517b9127b97.html

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,
                   const pthread_attr_t *restrict attr,
                   void *(*start_rtn)(void), 
                   void *restrict arg);

Returns: 0 if OK, error number on failure

C99 中新增加了 restrict 修饰的指针： 由 restrict 修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由 restrict 修饰的指针表达式中。 由 restrict 修饰的指针主要用于函数形参，或指向由 malloc() 分配的内存空间。restrict 数据类型不改变程序的语义。 编译器能通过作出 restrict 修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。

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。

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第一个参数 &mythread 是指向 mythread 的指针。第二个参数当前为 NULL，可用来定义线程的某些属性。由于缺省的线程属性是适用的，只需将该参数设为 NULL。

第三个参数是新线程启动时调用的函数名。

（3）那如何向线程传递一个任意参数？很简单。只要利用 pthread_create() 中的第四个参数。本例中，因为没有必要将任何数据传给微不足道的 thread_function()，所以将第四个参数设为 NULL。

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（4）可以这样理解：如果编写的程序根本没有使用 POSIX 线程，则该程序是单线程的（这个单线程称为“主”线程）。创建一个新线程之后程序总共就有两个线程了。

（5）

第一个问题，新线程创建之后主线程如何运行。答案，主线程按顺序继续执行下一行程序（本例中执行 "if (pthread_join(...))"）。

第二个问题，新线程结束时如何处理。答案，新线程先停止，然后作为其清理过程的一部分，等待与另一个线程合并或“连接”。

===========pthread_join() ============================================

正如 pthread_create() 将一个线程拆分为两个， pthread_join() 将两个线程合并为一个线程。

pthread_join() 的第一个参数是 tid mythread。第二个参数是指向 void 指针的指针。

如果 void 指针不为 NULL，pthread_join 将线程的 void * 返回值放置在指定的位置上。由于我们不必理会 thread_function() 的返回值，所以将其设为 NULL.

============== thread_function()和 pthread_join()的调用================

您会注意到 thread_function() 花了 20 秒才完成。

在 thread_function() 结束很久之前，主线程就已经调用了 pthread_join()。如果发生这种情况，主线程将中断（转向睡眠）然后等待 thread_function() 完成。

当 thread_function() 完成后, pthread_join() 将返回。这时程序又只有一个主线程。当程序退出时，所有新线程已经使用 pthread_join() 合并了。这就是应该如何处理在程序中创建的每个新线程的过程。如果没有合并一个新线程，则它仍然对系统的最大线程数限制不利。这意味着如果未对线程做正确的清理，最终会导致 pthread_create() 调用失败。

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如果使用过 fork() 系统调用，可能熟悉父进程和子进程的概念。当用 fork() 创建另一个新进程时，新进程是子进程，原始进程是父进程。这创建了可能非常有用的层次关系，尤其是等待子进程终止时。例如，waitpid() 函数让当前进程等待所有子进程终止。waitpid() 用来在父进程中实现简单的清理过程。

而 POSIX 线程就更有意思。您可能已经注意到我一直有意避免使用“父线程”和“子线程”的说法。这是因为 POSIX 线程中不存在这种层次关系。虽然主线程可以创建一个新线程，新线程可以创建另一个新线程，POSIX 线程标准将它们视为等同的层次。所以等待子线程退出的概念在这里没有意义。POSIX 线程标准不记录任何“家族”信息。缺少家族信息有一个主要含意：如果要等待一个线程终止，就必须将线程的 tid 传递给 pthread_join()。线程库无法为您断定 tid。

======线程清理===

对大多数开发者来说这不是个好消息，因为这会使有多个线程的程序复杂化。不过不要为此担忧。POSIX 线程标准提供了有效地管理多个线程所需要的所有工具。实际上，没有父/子关系这一事实却为在程序中使用线程开辟了更创造性的方法。例如，如果有一个线程称为线程1，线程 1 创建了称为线程 2 的线程，则线程 1 自己没有必要调用 pthread_join() 来合并线程 2，程序中其它任一线程都可以做到。当编写大量使用线程的代码时，这就可能允许发生有趣的事情。例如，可以创建一个包含所有已停止线程的全局“死线程列表”，然后让一个专门的清理线程专等停止的线程加到列表中。这个清理线程调用 pthread_join() 将刚停止的线程与自己合并。现在，仅用一个线程就巧妙和有效地处理了全部清理。

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编写thread2.c的时候，我pthread_create(&mythread,NULL,thread_funciton,NULL))的pthread_create()字母打错了。结果thread_function()就没被系统知道。

报错如下：

 

root@ubuntu:/home/zhangbin/code/thread# gcc thread2.c -o thread2 -lpthread

thread2.c: In function ‘main’:

thread2.c:22: error: ‘thread_funciton’ undeclared (first use in this function)

thread2.c:22: error: (Each undeclared identifier is reported only once

thread2.c:22: error: for each function it appears in.)

 

#include <pthread.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int myglobal; void *thread_function(void *arg) { int i,j; for ( i=0; i<20; i++) { j=myglobal; j=j+1; printf("."); fflush(stdout); sleep(1); myglobal=j; } return NULL;}int main(void) { pthread_t mythread; int i; if ( pthread_create( &mythread, NULL, thread_function, NULL) ) { printf("error creating thread."); abort(); } for ( i=0; i<20; i++) { myglobal=myglobal+1; printf("o"); fflush(stdout); sleep(1); } if ( pthread_join ( mythread, NULL ) ) { printf("error joining thread."); abort(); } printf("/nmyglobal equals %d/n",myglobal); exit(0);}