多线程编程API简介 上

一、概述

      本文主要讲述了 Posix 标准的常用线程 API 接口的使用，目前 Linux/Unix 均提供了遵循 Posix 标准的线程编程 API，微软提供了自己的一套接口，acl  线程模块库根据 Posix 标准，提供了跨平台（支持 LINUX/WIN32）的线程库，接口定义及参数含义均与 Posix 的相同。如果您对 Linux 下的线程 API 比较熟悉，则当需要移植您的程序至 WIN32 平台时，只要需要在所用线程 API 前加前缀 acl_，同时将 acl 的 lib_acl.a 及相应头文件集成到您的程序中，即可将 LINUX 下线程程序移植至 WIN32 平台。

 

二、常用API 介绍

1）创建线程 API：pthread_create，在 acl 库中的表现形式：acl_pthread_create

C代码  

1. /** 
2.  * 创建独立的线程，使处理任务在该线程中运行，线程运行完毕，该线程的创建者 
3.  * 可以接收该线程的退出返回值 
4.  * @param tid {pthread_t*} 当线程创建成功时，该变量所指内存区域存储线程 
5.  *    的线程 ID 号 
6.  * @param attr{pthread_attr_t*} 创建线程的属性，该属性里可以设定线程的 
7.  *    堆栈大小、是否与创建线程分离等 
8.  * @param start_routine {void *(*)(void*)} 线程成功创建后开始运行的函数指针， 
9.  *    该函数指针是用户应用的功能函数入口，函数的参数也由用户指定 
10.  * @param arg {void*} start 函数运行时传入的参数，该参数由用户设定 
11.  * @return {int} 线程创建是否成功，返回 0 表示成功，否则表示失败 
12.  * 
13.  */  
14. int pthread_create（pthread_t* tid, pthread_attr_t* attr, void *(*start)(void*), void *arg);   

      该 API 中有两个参数类型：pthread_t 和 pthread_attr_t，其中的创建线程属性的类型 pthread_attr_t 一般由下面 API 来初始化。

2）初始化/销毁线程属性 API：pthread_attr_init/pthread_attr_destroy，在 acl 库中的对应形式：acl_pthread_attr_init/acl_pthread_attr_destroy

C代码  

1. /** 
2.  * 初始化创建线程时的属性对象，该 API 会赋一些缺省值给属性对象，用户若想 
3.  * 改变属性中的某个缺省值，可以通过 pthread_attr_setxxx 之类的 API 设定 
4.  * @param attr {pthread_attr_t*} 线程属性对象的指针，该指针指向的空间 
5.  *    必须由用户自己分配 
6.  * @return {int} 成功则返回 0，否则返回非 0 值 
7.  */  
8. int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);  
9.   
10. /** 
11.  * 销毁由 pthread_attr_init 创建的一些线程属性资源 
12.  * @param attr {pthread_attr_t*} 线程属性对象指针 
13.  * @return {int} 成功则返回 0，否则返回非 0 值 
14.  */  
15. int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);  

      在调用 pthread_attr_init 时，内部会对线程属性对象创建一些临时内存资源，所以当不需要线程属性时，需要调用 pthread_attr_destroy 来释放之。

      下面的两个 API 可以设定创建时的一些特殊属性：

3）设定创建线程为分离状态：int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detached)，在 acl 库中的表现形式：int acl_pthread_attr_setdetachstate(acl_pthread_attr_t *attr, int detached);

C代码  

1. /** 
2.  * 设定所创建线程是否处于分离模式，当父线程创建一个子线程时指定了所创建 
3.  * 子线程为可分离模式，则父线程不必接管子线程的退出状态，否则父线程必须 
4.  * 调用 pthread_join 来接管子线程的退出状态以避免资源泄露 
5.  * @param attr {pthread_attr_t*} 线程属性对象 
6.  * @param detached {int} 非 0 表示采用线程分离模式 
7.  * @return {int} 返回 0 表示成功，否则表示出错 
8.  */  
9. int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detached);  

 4）设定线程创建时线程堆栈大小属性：int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize)，在 acl 库中的表现形式：int acl_pthread_attr_setstacksize(acl_pthread_attr_t *attr, size_t stacksize)。

C代码  

1. /** 
2.  * 该函数设定所创建线程的堆栈大小 
3.  * @param attr {pthread_attr_t*} 线程属性对象 
4.  * @param stacksize {size_t} 新创建线程的堆栈大小(单位为字节， 
5.  *    在LINUX 下默认堆栈一般是 2MB) 
6.  * @return {int} 返回 0 表示成功 
7.  */  
8. int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);  

 5）当创建的子线程为非分离状态时父线程接管子线程退出状态：int pthread_join(pthread_t thread, void **thread_return) ，在 acl 库中的表现形式为：int acl_pthread_join(acl_pthread_t thread, void **thread_return)。

C代码  

1. /** 
2.  * 当所创建的子线程采用非分离方式创建时，则父线程应该调用本 API 
3.  * 来接管子线程的退出状态，否则会造成资源泄露 
4.  * @param thread {pthread_t} 子线程的线程号 
5.  * @param thread_return {void**} 该指针地址指向子线程退出 
6.  *   前返回的内存地址 
7.  * @return {int} 返回 0 表示成功，否则表示失败 
8.  */  
9. int pthread_join(pthread_t thread, void **thread_return);  

       在创建线程前通过 pthread_attr_setdetachstate API 给线程属性设定了将要创建的子线程为分离状态，还有另外一个 API 可以当子线程创建后再指定子线程为分离状态：

 6）子线程创建成功后设定子线程的分离状态：int pthread_detach(pthread_t thread)，在 acl 库中的表现形式为：int acl_pthread_detach(acl_pthread_t thread)。

C代码  

1. /** 
2.  * 子线程创建成功后调用本函数设定子线程为分离模式，调用本函数后， 
3.  * 父线程禁止再调用 pthread_join 接管子线程的退出状态 
4.  * @param thread {pthread_t} 所创建的子线程的线程号 
5.  * @return {int} 返回 0 表示成功，否则表示失败 
6.  */  
7. int pthread_detach(pthread_t thread);  

 7）线程中获得自身的线程 ID 号：pthread_t pthread_self(void)，在 acl 库中的表现形式为：unsinged long acl_pthread_self(void)。

C代码  

1. /** 
2.  * 返回当前线程的线程号 
3.  * @return {pthread_t} 
4.  */  
5. pthread_t pthread_self(void);  

 

      以上介绍了有关 Posix 标准线程的一些常用 API，下面举一个简单的例子来说明上面 API 的使用。  

三、例子

 

C代码  

1. #include <pthread.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <errno.h>  
5. #include <string.h>  
6.   
7. static void *mythread_main(void *arg)  
8. {  
9.     char *ptr = (char*) arg;  
10.   
11.     printf("my thread id: %ld\r\n", pthread_self());  
12.     printf("arg: %s\r\n", ptr);  
13.     free(ptr);  /* 释放在父线程中分配的内存 */  
14.   
15.     ptr = strdup("thread exit ok");  
16.     return ptr;  
17. }  
18.   
19. int main(void)  
20. {  
21.     char *name = strdup("thread_test");  
22.     pthread_t tid;  
23.     pthread_attr_t attr;  
24.   
25.     /* 初始化线程属性对象 */  
26.     if (pthread_attr_init(&attr) != 0) {  /* 此处出错应该是内存资源不够所至 */  
27.         printf("pthread_attr_init error: %s\r\n", strerror(errno));  
28.         return 1;  
29.     }  
30.   
31.     /* 设定子线程的堆栈空间为 4MB */  
32.     if (pthread_attr_setstacksize(&attr, 4096000) != 0) {  
33.         printf("pthread_attr_setstacksize error: %s\r\n", strerror(errno));  
34.         pthread_attr_destroy(&attr);  /* 必须释放线程属性资源 */  
35.         return 1;  
36.     }  
37.   
38.     /* 创建子线程 */  
39.     if (pthread_create(&tid, mythread_main, name) != 0) {  
40.         printf("pthread_create error: %s\r\n", strerror(errno));  
41.         pthread_attr_destroy(&attr);  /* 必须释放线程属性资源 */  
42.         return 1;  
43.     }  
44.     printf("ok, create thread id: %ld\r\n", tid);  
45.   
46.     /* 接管子线程的退出状态 */  
47.     if (pthread_join(&tid, &ptr) != 0) {  
48.         printf("pthread_join error: %s\r\n", strerror(errno));  
49.         pthread_attr_destroy(&attr);  /* 必须释放线程属性资源 */  
50.         return 1;  
51.     }  
52.   
53.     printf("child thread exit: %s\r\n", ptr);  
54.     free(ptr);  /* 释放在子线程分配的内存 */  
55.   
56.     pthread_attr_destroy(&attr);  /* 释放线程属性资源 */  
57.     return 0;  
58. }  

      上述例子中，只需把 pthread_ 前添加前缀 acl_，同时包含头文件 #include "lib_acl.h"，该例子便可以在 WIN32 平台下运行了。

      本节暂且说这一些有关线程编程时用到的 API，下一节继续。