多线程

为什么有了进程,还要引入线程呢？

使用多线程到底有哪些好处？

多线程优点：

使用线程的理由之一是：和进程相比，它是一种“节俭”的多任务操作方式。在linux系统下，启动一个新的进程必须分配给他独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种“昂贵的”多任务工作方式。

运行于一个进程中的多个线程，他们之间使用相同的地址空间，而且线程间彼此切换所用的时间也远远小于进程间切换所用的时间。据统计，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右。

使用多线程理由之二：

线程间方便的通信机制。对不同进程来说，他们具有独立的数据空间，要进行数据传递只能通过进程间通信的方式进行，这种方式不仅耗时而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。

除了以上优点之外，多线程作为一种多任务、并发的工作方式，有如下优点：

使多CPU系统更加有效，操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行在不同的CPU上。

改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或者半独立的部分，这样的程序会有利于理解和修改。

创建线程

#include<pthread.h>

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

tidp:线程ID

attr：线程属性（通常为空）

start_rtn:线程要执行的函数

arg：start_rtn的参数

编译

因为pthread的库不是LINUX系统库，所以在编译的时候要加上  -lphread

#gcc filename -lphread -o 。。。

创建一个线程实例：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   通过pthread_join阻塞等待，直至相应线程结束。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */void *thread(void *str){    int i;    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(2);        printf( "This in the thread : %d\n" , i );    }    return NULL;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int i;/*创建线程并执行线程执行函数*/    int ret = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);  printf("The main process will be to run,but will be blocked soon\n");/*阻塞等待线程退出*/    pthread_join(pth, NULL);    printf("thread was exit\n");    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(1);        printf( "This in the main : %d\n" , i );    }    return 0;}

创建一个线程并向线程传递一个整形参数

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   通过pthread_join阻塞等待，直至相应线程结束。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */void *thread(void *str){    int *num;num=(int *)arg;printf("create parameter is %d\n",*num);return (void*)0;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int error;int test=4;int *attr=&test;/*创建线程并执行线程执行函数*/    error = pthread_create(&pth, NULL, thread, (void *)attr);  if(error){printf("pthread_create is created is not create...\n");return -1;}    sleep(1);    printf("pthread_create is created\n");        return 0;}

创建一个线程并向线程里面传递一个结构体作为参数实例：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，并向该线程处理函数传递一个结构体作为*           参数。*功能描述：   通过pthread_create创建一个线程并传入一个结构体参数，再*           在线程中接收到这个参数并把参数内容打印出来。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>struct menber{    int a;    char *s;};/* * 线程执行函数 * */void *create(void *arg){    struct menber *temp;    temp=(struct menber *)arg;    printf("menber->a = %d  \n",temp->a);    printf("menber->s = %s  \n",temp->s);    return (void *)0;}/* * 程序入口 * */int main(int argc,char *argv[]){    pthread_t tidp;    int error;    struct menber *b;/*为结构体指针b分配内存并赋值*/    b=(struct menber *)malloc( sizeof(struct menber) );    b->a = 4;    b->s = "zieckey";    /*创建线程并运行线程执行函数*/    error = pthread_create(&tidp, NULL, create, (void *)b);    if( error )    {        printf("phread is not created...\n");        return -1;    }    sleep(1); //进程睡眠一秒使线程执行完后进程才会结束    printf("pthread is created...\n");    return 0;}

线程共享进程数据的程序实例：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   创建的线程和创建线程的进程是共享数据段中的数据。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */int a=1;   /*存放在数据段当中的数据*/void *thread(void *str){    printf("new pthread ...\n");printf("a=%d \n",a);a++;return (void *)0;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int error;printf("in main 1: a=%d",a);/*创建线程并执行线程执行函数*/    error = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);if(error!=0){printf("new pthread is not created ...\n");return -1;}    sleep(3);printf("in main 2: a=%d",a);printf("new thread is create...\n");    return 0;}

运行结果如下：

由以上程序可知，创建的线程和创建线程的进程是共享数据段的。

若在main函数之内定义一个同名的变量，程序如下：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   创建的线程和创建线程的进程是共享数据段中的数据。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */int a=1;   /*存放在数据段（堆）当中的数据*/void *thread(void *str){    printf("new pthread ...\n");printf("a=%d \n",a);a++;return (void *)0;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int error;int a=5;   /*存放在栈里面的数据*/printf("in main 1: a=%d",a);/*创建线程并执行线程执行函数*/    error = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);if(error!=0){printf("new pthread is not created ...\n");return -1;}    sleep(3);printf("in main 2: a=%d",a);printf("new thread is create...\n");    return 0;}

程序运行结果如下：

由以上结果可知，线程会共享创建线程的进程中的内容，并且共享的是数据段的内容（int a=1），而不能是栈里面的内容（int a=5）。若将程序中int a=1删除掉，程序编译无法通过。

终止线程

如果进程中任何一个线程中调用exit或_exit,那么整个进程都会终止，线程的正常终止方式有：

（1） 线程从启动例程中返回return。

（2） 线程可以被另一个进程终止（kill）。

（3） 线程自己调用pthread_exit函数。

#inlucde<pthread.h>

void pthread_exit(void *rval_ptr)

功能：终止调用线程。

Rval_ptr:线程退出返回值的指针。

线程终止实例：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   线程终止方式，return。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */void *thread(void *str){        printf( "new thread is created \n" );    return (void *)8;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int error;void *temp;/*创建线程并执行线程执行函数*/    error = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);  printf("The main process will be to run,but will be blocked soon\n");/*阻塞等待线程退出*/if(error！=0){printf("new pthread is not created ...\n");return -1;}    error=pthread_join(pth, &temp);if(error!=0){printf("thread is not exit ...\n");return -2;}    printf("thread is exit code %d\n",(int)temp);    return 0;}

运行结果如下：

线程等待

#include<pthread.h>

int pthread_join(pthread_t tid,void **rval_ptr)

功能：阻塞调用线程，直到指定的线程终止。

Tid：等待退出的县城ID

Rval_ptr:线程退出的返回值的指针。

线程等待实例：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   通过pthread_join阻塞等待，直至相应线程结束。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */void *thread(void *str){    int i;    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(2);        printf( "This in the thread : %d\n" , i );    }    return NULL;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int i;/*创建线程并执行线程执行函数*/    int ret = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);  printf("The main process will be to run,but will be blocked soon\n");/*阻塞等待线程退出*/    pthread_join(pth, NULL);    printf("123\n");    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(1);        printf( "This in the main : %d\n" , i );    }    return 0;}

程序运行结果如下：

若将pthread_join()等待函数去掉，代码及程序运行结果如下：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，进程需等待该线程执行结束后才能继续执行。*功能描述：   通过pthread_join阻塞等待，直至相应线程结束。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <pthread.h>/** 线程的执行函数* */void *thread(void *str){    int i;    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(2);        printf( "This in the thread : %d\n" , i );    }    return NULL;}/** 程序入口* */int main(){    pthread_t pth;    int i;/*创建线程并执行线程执行函数*/    int ret = pthread_create(&pth, NULL, thread, NULL);    /*一但创建此线程，线程会处于就绪态，就绪不等于执行态，所以程序依然往下执行*/printf("The main process will be to run,but will be blocked soon\n");/*阻塞等待线程退出*/   // pthread_join(pth, NULL);    printf("123\n");    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(1);        printf( "This in the main : %d\n" , i );    }    return 0;}

线程标识：

#include<pthread.h>

pthread_t pthread_self(void)

功能：获取调用线程的thread indentifer

线程的清除

线程终止有两种情况：正常终止和非正常终止。线程主动调用pthread_exit或者从线程函数中return都将使得线程正常终止，这是可以预见的退出方式；非正常终止是线程在其他线程的干预下，或者由于自身运行错误而退出，这种退出方式不可预见的。

在非正常或者正常终止条件下，如何释放资源，是一个必须考虑的问题。

从pthread_cleanup_push的调用点到pthread_cleanup_pop之间的程序段中的终止动作（包括调用pthread_exit()和异常终止，不包括return）都将执行pthread_cleanup_push（）所指定的清理函数。

#include<pthread.h>

void pthread_cleanup_push(void(*rtn)(void *),void *arg)

功能：将清除函数压入栈

rtn：清除函数

arg：清除函数参数

#include<pthread.h>

void pthread_cleanup_pop(int execute)

功能：将清除函数弹出清除栈

参数：execute执行到pthread_cleanup_pop时是否在弹出清理函数的同时执行该函数，非0：执行，0：不执行。

 进程清除程序如下：

/***********************************************************实验要求：   在程序中创建一个线程，使用线程API对该线程进行清理工作。*功能描述：   创建线程，并在其中使用函数pthread_cleanup_push和函数*           pthread_cleanup_pop，验证这两个清理函数的效果。*日    期：   2010-9-17*作    者：   国嵌**********************************************************/#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>/* * 线程清理函数 * */void *clean(void *arg){    printf("cleanup :%s\n",(char *)arg);    return (void *)0;}/* * 线程1的执行函数 * */void *thr_fn1(void *arg){    printf("thread 1 start  \n");/*将线程清理函数压入清除栈两次*/    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 first handler");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 1 second hadler");    printf("thread 1 push complete  \n");    if(arg)    {        return((void *)1); //线程运行到这里会结束，后面的代码不会被运行。由于是用return退出，所以不会执行线程清理函数。    }    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_cleanup_pop(0);    return (void *)1;}/* * 线程2的执行函数 * */void *thr_fn2(void *arg){    printf("thread 2 start  \n");/*将线程清理函数压入清除栈两次*/    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 first handler");    pthread_cleanup_push( (void*)clean,"thread 2 second handler");    printf("thread 2 push complete  \n");    if(arg)    {        pthread_exit((void *)2);//线程运行到这里会结束，后面的代码不会被运行。由于是用pthread_exit退出，所以会执行线程清理函数。执行的顺序是先压进栈的后执行，即后进先出。    }    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_cleanup_pop(0);    pthread_exit((void *)2);}/* * 程序入口 * */int main(void){    int err;    pthread_t tid1,tid2;    void *tret;/*创建线程1并执行线程执行函数*/    err=pthread_create(&tid1,NULL,thr_fn1,(void *)1);    if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }/*创建线程2并执行线程执行函数*/    err=pthread_create(&tid2,NULL,thr_fn2,(void *)1);if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }/*阻塞等待线程1退出，并获取线程1的返回值*/    err=pthread_join(tid1,&tret);    if(err!=0)    {        printf("error .... \n");        return -1;    }    printf("thread 1 exit code %d  \n",(int)tret);/*阻塞等待线程2退出，并获取线程2的返回值*/    err=pthread_join(tid2,&tret);    if(err!=0)    {        printf("error .... ");        return -1;    }printf("thread 2 exit code %d  \n",(int)tret);      return 1;}

程序运行结果如下：