linux下的线程及同步机制（1）

大部分内容摘抄自《Linux一站式学习》，只是一个笔记，具体内容，推荐看原书

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由于同一进程的多个线程共享同一地址空间，因此Text Segment、Data Segment都是共享的，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，各线程还共享以下进程资源和环境：

• 文件描述符表

• 每种信号的处理方式（SIG_IGN、SIG_DFL或者自定义的信号处理函数）

• 当前工作目录

• 用户id和组id

但有些资源是每个线程各有一份的：

• 线程id

• 上下文，包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针

• 栈空间

• errno变量

• 信号屏蔽字

• 调度优先级

我们将要学习的线程库函数是由POSIX标准定义的，称为POSIX thread或者pthread。在Linux上线程函数位于libpthread共享库中，因此在编译时要加上-lpthread选项。

1.1创建线程

int pthread_create(pthread_t *restrict thread,const pthread_attr_t *restrict attr,void *(*start_routine)(void*), void *restrict arg);

成功返回0，失败返回错误代码

第一个参数pthread_t *thread，返回线程ID

第二参数，线程创建的属性，传入NULL,表示采用默认属性

第三个参数，线程函数的指针，是void *fn(void*)原型的

第四个参数，传入线程函数的实参

范例1-1

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>pthread_t ntid;void printids(const char *s){pid_t pid;pthread_t tid;pid=getpid();tid=pthread_self();            //返回当前线程的thread_t类型的id//tid=ntid;printf("%s pid %u \tid %u\n",s,(unsigned int)pid, (unsigned int)tid);}void *thr_fn(void*p){printids(p);return NULL;}int main(void){int err;err=pthread_create(&ntid,NULL,thr_fn,"new thread:");if(err !=0){printf("can't create thread\n");exit(1);}printids("main thread:");sleep(1);return 0;}

执行结果

main thread: pid 7835     tid 1238812416
new thread: pid 7835     tid 1238804224

        如果任意一个线程调用了exit或_exit，则整个进程的所有线程都终止，由于从main函数return也相当于调用exit，为了防止新创建的线程还没有得到执行就终止，我们在main函数return之前延时1秒，这只是一种权宜之计，即使主线程等待1秒，内核也不一定会调度新创建的线程执行，1.2我们会看到更好的办法。

1.2终止线程

终止线程的方法

• 从线程函数return。这种方法对主线程不适用，从main函数return相当于调用exit。

• 一个线程可以调用pthread_cancel终止同一进程中的另一个线程。

• 线程可以调用pthread_exit终止自己。

pthread_exit用法

void pthread_exit(void *value_ptr);

value_ptr返回线程的退出值

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

调用pthread_join的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止，通过pthread_join得到的终止状态是不同的，总结如下：

         如果thread线程通过return返回，value_ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值

         如果thread线程被别的线程调用pthread_cancel异常终止掉，value_ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED（在<pthread.h>中PTHREAD_CANCELED被定义为-1）。

        如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。

范例1-2

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>void *thr_fn1(void *p){printf("thread 1 return\n");return (void*)1;}void *thr_fn2(void *p){printf("thread 2 exit\n");pthread_exit((void*)2);}void *thr_fn3(void *p){while(1){printf("thread 3 writing\n");sleep(1);}}int main(void){pthread_t tid;void *tret;pthread_create(&tid,NULL,thr_fn1,NULL);pthread_join(tid,&tret);printf("thread 1 exit code%d\n",(int)tret);pthread_create(&tid,NULL,thr_fn2,NULL);pthread_join(tid,&tret);printf("thread 2 exit code%d\n",(int)tret);pthread_create(&tid,NULL,thr_fn3,NULL);sleep(3);pthread_cancel(tid);pthread_join(tid,&tret);printf("thread 3 exit code%d\n",(int)tret);return 0;}

执行结果：

thread 1 return
thread 1 exit code1
thread 2 exit
thread 2 exit code2
thread 3 writing
thread 3 writing
thread 3 writing
thread 3 exit code-1

一般情况下，线程终止后，其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。但是线程也可以被置为detach状态，这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源，而不保留终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join，这样的调用将返回EINVAL。对一个尚未detach的线程调用pthread_join或pthread_detach都可以把该线程置为detach状态，也就是说，不能对同一线程调用两次pthread_join，或者如果已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。

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

返回值：成功返回0，失败返回错误号。