进程与线程（二）

Linux中的线程机制十分特殊，从内核的角度来说并没有线程的概念，故没有为线程单独定义数据结构，通过clone()创建的Linux线程，仅被看做一个与其他进程共享某些资源的特殊进程而已；
Linxu中把线程分为内核线程，内核支持的用户线程和线程库支持的用户线程等3种类型；
1、内核线程：内核线程的创建于撤销有内核内部的需求决定，内核线程没有用户地址空间，它共享内核的正文段和内核全局数据，具有自己的内核栈，内核线程的调度由于不需要经过CPU状态的转换，所以内核线程间的上下文切换比在用户线程间快得多；
2、内核支持的用户线程：有clone()函数创建的线程；
3、线程库支持的用户线程：用户线程是通过线程库实现的，内核不参与调度，它可以在没有内核参与下创建，释放和管理，线程库提供同步和调度的方法。内核通过调度进程，进程通过线程库调度线程；

一、内核支持的用户线程

通过clone()函数进行创建；

/*int clone(int (*fn)(void *arg),void *stack,int flags,void *arg)fn:函数指针，线程标识符flags:  CLONE_VM:父进程，子进程共享进程空间；  CLONE_FS:父进程，子进程共享文件系统信息；  CLONE_FILES:父进程，子进程共享打开的文件；  CLONE_SIGGHLD:子进程终结或者暂停时给父进程发信号；  CLONE_SIGHAND:父子进程共享信号处理函数；  CLONE_PID:父子进程共享进程标识符；  CLONE_VFORK:父进程在子进程释放空间时被唤醒；stack:线程所使用的内核栈；arg:传给fn的void*类型的参数*/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <pthread.h>#define STACK_SIZE 1024*1024*8void *func(void * arg){     printf("arg = %d\n",*(int *)arg);     printf("PID = %d\n",getpid());     sleep(50);     return （void *）0；}int main(){   int clone_flag,arg;   char *stack;   int retval;   arg = 1;   clone_flag = CLONE_VM|CLONE_SIGHAND|CLONE_FS|CLONE_FILES;   printf("pid = %d\n",getpid());   stack = (char *)malloc(STACK_SIZE);   //because the increase of stack address is from highaddress to low address   stack += STACK_SIZE;   retval = clone((void*)func,stack,clone_flag,(void *)&arg);   printf("retval = %d\n",retval);   return 1;}~   

二、线程库支持的用户线程

1、POSIX线程
POSIX线程包提供一组函数，用来创建，删除和同步同一进程内的线程，使用时需要加入头文件pthread.h， 编译时需要使用-pthread来链接线程库
2、线程的创建

int  pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr,void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);//tidp：要创建的线程的线程id//attr:为新线程定义不同的属性（如栈的大小）//start_rtn:指定执行的函数//arg:传递给函数的参数

pthread_create与clone的区别在于：clone()创建的是一个内核支持的用户线程，对内核是可见的且由内核调度，而pthread_create创建一个线程库支持的用户线程，对内核不可见，由线程库调度；
线程的标识符：与进程类似，线程也有线程标识符，可通过pthread_self（）获取；

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>void *create(void *arg){   printf("new thread...\n");   printf("thread id = %u\n",(unsigned int)pthread_self());   printf("thread pid = %d\n",getpid());   return (void*)0;}int main(){   pthread_t tid;   int error;   printf("Main thread is starting...\n");   error = pthread_create(&tid,NULL,create,NULL);   if(error != 0)   {       printf("thread is not created...\n");       return -1;   }   printf("main pid = %d\n",getpid());   sleep(1);   return 0;}

3、线程等待

int pthread_join(pthread_t thread,void **status);//pthread:指定等待的线程//status:指向指针的指针，用于指定返回值//函数返回值：0表示成功，非0表示失败

4、线程同步
(1)信号量

#inclued <semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem,int pthread,unsigned int value);//初始化信号量//sem:为指向信号量结构的一个指针//pshared:不为0时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享//value:给出了信号量的初始值int sem_wait(sem_t *sem);int sem_post(sem_t *sem);int sem_destroy(sem_t *sem);

可以参考 信号量-百度百科
(2)互斥量

#include<pthread.h>int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *mutexattr);int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

通过使用互斥量，使用两个线程同时读取两个文件并统计单词个数：

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <ctype.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>pthread_mutex_t counter_clock;int total_words = 0;void *count_words(void *f){   char *filename = (char *)f;   FILE *fp;   int c,prevc = '\0';   printf("file:%s\n",filename);   if((fp = fopen(filename,"r")) != NULL)   {       while((c = getc(fp)) != EOF)       {           if(!isalnum(c) && isalnum(prevc))           {               pthread_mutex_lock(&counter_clock);               total_words++;               pthread_mutex_unlock(&counter_clock);           }           prevc = c;       }       fclose(fp);   }   else   {       perror(filename);   }   return NULL;}int main(int argc,char *argv[]){    pthread_t thread1,thread2;    void *thread_result1,*thread_result2;    int error;   if(argc != 3)   {       printf("Usage:%s file1 file2\n",argv[0]);       exit(1);    }    printf("reading...\n");    error = pthread_create(&thread1,NULL,count_words,(void *)argv[1]);    if(error != 0)    {        printf("create thread failed...\n");        return -1;    }    error = pthread_create(&thread2,NULL,count_words,(void *)argv[2]);    if(error != 0)    {        printf("create thread failed...\n");      return -1;    }    pthread_join(thread1,&thread_result1);    pthread_join(thread2,&thread_result2);    printf("total words:%d\n",total_words);    pthread_mutex_destroy(&counter_clock);    return 0;}

5、线程终止
线程的正常退出包括以下几种

• 线程只是从启动例程返回，返回值是线程中的退出码；
• 线程被另一个线程终止；
• 线程自己调用pthread_exit()终止；

void pthread_exit（void *rval_prt）;//rval_ptr:线程退出返回的指针；