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多线程的创建、等待、终止与分离

追风骚年 2022-02-16 阅读 50
c语言c++

一、创建一个新的线程

1.头文件：<pthread.h>
2.函数：pthread_create(pthread_t *thread,const pyhread_attr_t *attr,void *(start_routine) (void ),void *arg);

名称意义
pthread_t相当于无符号长整型
*thread线程的ID
const pyhread_attr_t *attr线程的属性，一半不管，默认
void *(start_routine) (void )线程例程，实际上相当于创建线程的入口函数，本质是一个回调函数
void *arg函数的参数，有则传，没有设置为NULL

3.执行新的线程，主进程仍然继续执行
makefile文件：

mythread:mythread.c
	gcc -o $@ $^ -lpthread  #引的是pthread这个库
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mythread

mythread文件：

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  while(1)
  {
    printf("%s\n",msg);
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
pthread_t tid;
  //创建线程
  pthread_create(&tid,NULL,Routine,(void*)"thread 1"); //传thread 1参数

  while(1)
  {
    printf("I am main thread!\n");
    sleep(2);
  }
  return 0;
}

结果：
在这里插入图片描述
4.看是否属于一个进程，分别打印出线程与进程的id号，线程与进程的id号是一致的

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  while(1)
  {
    printf("%s：pid:%d,ppid:%d\n",msg,getpid(),getppid());
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
pthread_t tid;
  //创建线程
  pthread_create(&tid,NULL,Routine,(void*)"thread 1"); //传thread 1参数

  while(1)
  {
    printf("main thread:pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
    sleep(2);
  }
  return 0;
}

在这里插入图片描述

5.ps -aL | head -1 && ps -aL | grep mythread（显示两个线程的PID一样）
-L:显示当前的轻量级进程
LWP：轻量级进程ID
OS调度的基本的时候，采用的是LWP，并非是PID！
在这里插入图片描述
Linux中，应用层的线程，与内核的LWP是1：1
6.创建一批线程

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  while(1)
  {
    printf("%s: pid:%d,ppid:%d\n",msg,getpid(),getppid());
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
pthread_t tid[5];
  //创建线程
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    char buffer[64];
    sprintf(buffer,"thread %d",i);

    pthread_create(&tid[i],NULL,Routine,(void*)buffer); //传thread 1参数
  }



  while(1)
  {
    printf("main thread:pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
    sleep(2);
  }
  return 0;
}

在这里插入图片描述
7.显示自己线程ID:pthread_self()

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  while(1)
  {
    printf("%s: pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",msg,getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(1);
  }
}

int main()
{
pthread_t tid[5];
  //创建线程
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    char buffer[64];
    sprintf(buffer,"thread %d",i);

    pthread_create(&tid[i],NULL,Routine,(void*)buffer); //传thread 1参数
    printf("%s tid is:%lu\n",buffer,tid[i]);
  }
  while(1)
  {
    printf("main thread:pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(2);
  }
  return 0;
}

在这里插入图片描述

注意：调用自己线程的ID：pthread _self(),和getpid()类似，但是类型为%lu,此时获得的是用户级原生线程库的线程ID，与LWP的关系是1：1

二、线程的等待

1.线程等待：phread_join()，默认等待以阻塞形式等待，若不等待，则可能会成为僵尸进程，造成内存泄漏

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  int count = 0;
  while(count < 5)
  {
    printf("%s: pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",msg,getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(1);
    count++;
  }
  return NULL;
}

int main()
{
pthread_t tid[5];
  //创建线程
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    char buffer[64];
    sprintf(buffer,"thread %d",i);

    pthread_create(&tid[i],NULL,Routine,(void*)buffer); //传thread 1参数
    printf("%s tid is:%lu\n",buffer,tid[i]);
  }

    printf("main thread:pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",getpid(),getppid(),pthread_self());


  //线程等待
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    pthread_join(tid[i],NULL);
    printf("thread %d[%lu] ... quit!\n",i,tid[i]);
  }
  return 0;
}

在这里插入图片描述

2.获取退出码

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)
retval:拿到被等待的线程的退出码，通常用来验证代码运行完毕，结果是否正确。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
void *Routine(void *arg)
{
  char *msg = (char*)arg;
  int count = 0;
  while(count < 5)
  {
    printf("%s: pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",msg,getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(1);
    count++;
  }
  return (void*)10;
}

int main()
{
pthread_t tid[5];
  //创建线程
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    char *buffer=(char*)malloc(64);
    sprintf(buffer,"thread %d",i);

    pthread_create(&tid[i],NULL,Routine,(void*)buffer); //传thread 1参数
    printf("%s tid is:%lu\n",buffer,tid[i]);
  }

    printf("main thread:pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",getpid(),getppid(),pthread_self());


  //线程等待
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    void *ret = NULL;
    pthread_join(tid[i],&ret); //获取退出码
    printf("thread %d[%lu] ... quit! code:%d\n",i,tid[i],ret);
  }
  return 0;
}

在这里插入图片描述
另外：多线程需要考虑异常，但是做不到

三、线程的终止

1.为什么等待？

（1）已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内
（2）创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间

2.正常终止的做法

（1）.return XXX：在main内return，代表整个进程终止
（2）.exit()：也是整个进程全部终止
（3）.终止某个线程：pthread_exit()
（4）.pthread_cancel():取消某个线程，取消成功，退出码为-1
（5）.main里面pthread_cancel(tid[0]) 取消其它线程（推荐）,取消下标为0的线程

另外：
1.新线程可以取消主线程吗？可以，但是不推荐
2.一般情况下，线程必须被等待，就如同子进程必须被等待一样
3.线程可以不被join，也可以不用，但需要将线程进行分离

四、线程分离

pthread_detach()

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
void *Routine(void *arg)
{
  pthread_detach(pthread_self());
  char *msg = (char*)arg;
  int count = 0;
  while(count < 5)
  {
    printf("%s: pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",msg,getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(1);
    count++;
  }
  pthread_exit((void*)19); //线程退出码
 // return (void*)10;
}

int main()
{
pthread_t tid[5];
  //创建线程
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    char *buffer=(char*)malloc(64);
    sprintf(buffer,"thread %d",i);

    pthread_create(&tid[i],NULL,Routine,(void*)buffer); //传thread 1参数
    printf("%s tid is:%lu\n",buffer,tid[i]);
  }

   while(1){
     printf("main thread:pid:%d,ppid:%d,tid:%lu\n",getpid(),getppid(),pthread_self());
    sleep(1);
   }
/*
  //线程等待
  for(int i = 0; i < 5; i++)
  {
    void *ret = NULL;
    pthread_join(tid[i],&ret); //获取退出码
    printf("thread %d[%lu] ... quit! code:%d\n",i,tid[i],ret);
  }
  */
  return 0;
}

在这里插入图片描述
用户层如何得知对应的线程呢？
线程很多，需要被管理的，Linux不提供真正的线程，只提供LWP，意味着OS只需要对LWP内核执行流进行管理，那供用户使用的接口等其它数据由线程库pthread库来管理
pthread_t类型的线程ID，本质上就是一个进程地址空间上的一个地址。

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