LINUX 多线程程序设计

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

注意：因为pthread的库不是linux系统的库,所以在进行编译的时候要加上-lpthread
如：# gcc filename -lpthread

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.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;}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;}

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。线程的正常退出方式有:
(1) 线程从启动例程中返回
(2) 线程可以被另一个进程终止
(3) 线程自己调用pthread_exit函数

线程退出

#include <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 :等待退出的线程id
rval_ptr:线程退出的返回值的指针

thread_join.c

#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>void *thread(void *str){    int i;    for (i = 0; i < 3; ++i)    {        sleep(2);        printf( "This in the thread : %d\n" , i );    }    return NULL;}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;}

线程标识
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void)
功能:
获取调用线程的 thread identifier

清除

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:
将清除函数压入清除栈
rtn:清除函数
arg:清除函数的参数

#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

#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);}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;}

线程同步

进行多线程编程,因为无法知道哪个线程会在哪个时候对共享资源进行操作,因此让如何保护共享资源变得复杂,通过下面这些技术的使用,可以解决线程之间对资源的竞争:
1 互斥量Mutex

      互斥量从本质上说就是一把锁, 提供对共享资源的保护访问。

创建：
在Linux中, 互斥量使用类型pthread_mutex_t表示。在使用前, 要对它进行初始化:
1）对于静态分配的互斥量, 可以把它设置为默认的mutex，对象PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
2）对于动态分配的互斥量, 在申请内存(malloc)之后, 通过pthread_mutex_init进行初始化, 并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy。

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *attr)
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)

加锁：
对共享资源的访问, 要使用互斥量进行加锁, 如果互斥量已经上了锁, 调用线程会阻塞, 直到互斥量被解锁。
 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)
 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)
返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号。
trylock是非阻塞调用模式, 如果互斥量没被锁住, trylock函数将对互斥量加锁, 并获得对共享资源的访问权限; 如果互斥量被锁住了,
trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY, 表示共享资源处于忙状态

解锁：
在操作完成后,必须给互斥量解锁,也就是前面所说的释放。这样其他等待该锁的线程才有机会获得该锁,否则其他线程将会永远阻塞。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

互斥量PK信号量：
Mutex是一把钥匙,一个人拿了就可进入一个房间,出来的时候把钥匙交给队列的第一个。
Semaphore是一件可以容纳N人的房间,如果人不满就可以进去,如果人满了,就要等待有人出来。
对于N=1的情况,称为binary semaphore。
Binary semaphore与Mutex的差异:
1）. mutex要由获得锁的线程来释放(谁获得,谁释放)。而semaphore可以由其它线程释放
2）. 初始状态可能不一样:mutex的初始值是1 ,而semaphore的初始值可能是0(或者为1)。
2 信号灯Semaphore
3 条件变量Conditions