Linux--线程的控制

目录

0.前言

 1.pthread库

2.关于控制线程的接口

2.1.创建线程（pthread_create）

2.2.线程等待（pthread_join）

代码示例1：

​编辑

***一些问题***

2. 3.创建多线程  

3.线程的终止 （pthread_exit  / pthread_cancel）

总结：

4.线程分离 （pthread_detach）

新线程分离主线程

5.C++ 11中的多线程

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0.前言

线程的创建，终止，等待，分离

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 1.pthread库

        Linux中有线程吗？没有，只有轻量级进程--（就是线程）。因此Linux下的系统调用只会给用户提供创建轻量级进程的接口，这些接口需要被pthread库进行封装，按照线程的接口提供给用户，用户通过这些接口来创建，终止，等待，分离线程。所以我们称Linux的线程为用户级线程，windows的线程为内核级线程。

 

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2.关于控制线程的接口

2.1.创建线程（pthread_create）

引入接口：pthread_create，用于创建一个新线程

参数说明

• pthread_t *thread：这是一个指向 pthread_t 类型的指针，用于存储新创建的线程的标识符。通过这个标识符，你可以引用或操作这个线程。
• const pthread_attr_t *attr：这是一个指向 pthread_attr_t 类型的指针，用于设置线程的属性，如堆栈大小、调度策略等。如果传递 NULL，则使用默认属性。
• void *(*start_routine) (void *)：这是新线程将要执行的函数的指针。该函数必须接受一个 void * 类型的参数并返回一个 void * 类型的值。这个函数的参数 arg 将被传递给新线程。（输入一个函数的地址）
• void *arg：这是传递给 start_routine 函数的参数。

如果成功，pthread_create 返回 0；如果失败，则返回错误码。

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2.2.线程等待（pthread_join）

引入接口：pthread_join

参数说明

• pthread_t thread：这是要等待的线程的标识符（ID），该标识符是由 pthread_create 函数返回的。
• void **retval：这是一个指向 void * 指针的指针，用于接收被等待线程的返回值。如果被等待的线程调用了 pthread_exit 并传递了一个返回值，或者简单地返回了一个值（对于从 void* 返回类型的线程函数），那么这个值就可以通过这个参数返回给等待的线程。如果对这个返回值不感兴趣，可以传递 NULL。

如果成功，pthread_join 返回 0；如果失败，则返回错误码。

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代码示例1：

线程的创建和等待：

#include <iostream>
#include <string>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *threadrun(void *args)
{int cnt =10;while(cnt){std::cout<<"new thread run ...,cnt: "<<cnt--<<std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)"thread 1");std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;n= pthread_join(tid,nullptr);if(n==0){std::cout<<"main thread wait success"<<std::endl;}return 0;
}

***一些问题***

问题1：mian和new线程谁先运行？不确定

问题2：我们期望谁最后退出？main thread，如何来保证呢？

join来保证，不join呢？会造成类似僵尸进程的问题

问题3：tid是什么样子的？

代码：以16进制的形式打印出来 

std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我们按照16进行打印出来std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;

这个线程id是一个虚拟地址，后面再谈

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问题4：全面看待线程函数传参，它可以传任意类型，当然也可以传类对象的地址,这意味着我们可以给线程传递多个参数，多种方法了

class ThreadData
{
public:std::string name;int num;
};
void *threadrun(void *args)
{//静态强转 ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args);int cnt =10;while(cnt){std::cout << td->name << " run ..." <<"num is: "<<td->num<< ", cnt: " << cnt-- << std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}
int main()
{ThreadData *td=new ThreadData();td->name ="thread-1";td->num = 1;int n = pthread_create(&tid,nullptr,threadrun,(void*)&td);
}

传类对象的时候最好是在堆上开辟，这样多个线程之间就不会互相干扰。

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问题5：pthread_create第三个参数的返回值，该返回值是void*类型的，如果主线程想要获取线程的返回值，可以通过join函数获取（在线程没出错的情况下是能获取到的，如果某一个线程出错，主线程也是会跟着崩掉，因为线程出错误，是直接给整个进程发信号的，导致整个进程都挂掉了）

代码示例：返回一个类对象

#include <iostream>
#include <string>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>class ThreadData
{
public:int Excute(){return x + y;}
public:std::string name;int x;int y;// other
};class ThreadResult
{
public:std::string print(){return std::to_string(x) + "+" + std::to_string(y) + "=" + std::to_string(result);}
public:int x;int y;int result;
};
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}
void *threadRun(void *args)
{ThreadData *td = static_cast<ThreadData*>(args); // (ThreadData*)argsThreadResult *result = new ThreadResult();int cnt = 10;while(cnt){sleep(3); std::cout << td->name << " run ..." << ", cnt: " << cnt-- << std::endl;result->result = td->Excute();result->x = td->x;result->y = td->y;break;//跑一次退出}delete td;return (void*)result;
}
int main()
{pthread_t tid;ThreadData *td=new ThreadData();td->name="thread-1";td->x=10;td->y=20;int n = pthread_create(&tid, nullptr, threadRun, td);std::string tid_str = PrintToHex(tid); // 我们按照16进行打印出来std::cout << "tid : " << tid_str << std::endl;std::cout<<"main thread join begin..."<<std::endl;ThreadResult *result = nullptr; // 开辟了空间的！！！n = pthread_join(tid, (void**)&result); if(n == 0){std::cout << "main thread wait success, new thread exit code: " << result->print() << std::endl;}sleep(10);return 0;
}

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2. 3.创建多线程  

下面是一段示例：

初步：创建线程id和线程name，保存所有线程的id信息，最后主线程回收每个线程

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}return args;
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}}
​

我们用vector储存线程id集

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3.线程的终止 （pthread_exit  / pthread_cancel）

        对于新线程来说，线程终止，函数return；main函数结束，主线程结束，表示整个进程结束！

        关于exit：专门用来终止进程的，不能用来终止线程！任意一个线程调用exit都表示进程终止！如果你想让一个线程马上终止，这里就要用到第三个接口：pthread_exit

参数：

• retval：这是一个指向任意数据的指针，该数据将被线程的终止状态所使用，并且可以被其他线程通过调用 pthread_join 来访问。

当然你还可以使用接口：pthread_cancel取消一个线程

参数：

• thread：要发送取消请求的线程标识符（pthread_t 类型）。

代码示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);break;}//return args;pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}for(auto tid:tids){void*name=nullptr;pthread_join(tid,&name);std::cout<<(const char*)name<<"quit..."<<std::endl;delete (const char*)name;}sleep(100);
}

在主线程未退出的情况下，其它线程成功退出了。

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线程取消，退出结果为-1； #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){pthread_cancel(tid); // 取消std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 线程被取消线程的退出结果是：-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit..." << std::endl;}sleep(100);
}

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总结：

    新线程如何终止？

    1. 线程函数 return

    2. pthread_exit

    3. main thread call pthread_cancel, 新线程退出结果是-1

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4.线程分离 （pthread_detach）

        线程分离的是将线程与创建它的进程（或主线程）的终止状态分离。当一个线程被分离后，它依然属于进程内部，但它不再需要被其他线程显式地等待（通过 pthread_join）来释放其资源。当分离的线程终止时，它的所有资源会自动被释放回系统，无需其他线程的干预。

参数

• thread：要分离的线程的标识符（pthread_t 类型）。

返回值

• 成功时返回 0。
• 失败时返回错误号。

        一个线程被创建，默认是joinable，必须要被join的；如果一个线程被分离，线程的工作状态分离状态，不需要/不能被join的。

        这里我们还需要借助一个接口：pthread_self，一调用就是获取自己的线程id

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新线程分离主线程

代码示例：一旦分离主线程就不能等待了，如果等待会发生什么？这里我们看一下分离且join后，join的返回值

        我们发现返回值为：22，这说明主线程以等待就直接出错了。所以主线程无需等待，主线程可以做自己的事情了。如果在线程分离的情况下，且主线程没有做等待，新线程出错了，整个进程也是直接挂掉的，因为它还是在进程内部。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>const int num = 10;
std::string PrintToHex(pthread_t &tid)
{char buffer[64];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%lx", tid);return buffer;
}void *threadrun(void *args)
{pthread_detach(pthread_self());std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << name << " is running" << std::endl;sleep(1);}pthread_exit(args);
}
int main()
{std::vector<pthread_t> tids;for(int i = 0; i < num; i++){// 1. 有线程的idpthread_t tid;// 2. 线程的名字char *name = new char[128];snprintf(name, 128, "thread-%d", i+1);pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, /*线程的名字*/name);//3.保存所有线程idtids.push_back(tid);}sleep(5);for(auto tid : tids){std::cout << "cancel: " << PrintToHex(tid) << std::endl;void *result = nullptr; // 线程被取消线程的退出结果是：-1 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)int n = pthread_join(tid, &result);std::cout << (long long int)result << " quit...n :" <<n<< std::endl;}sleep(100);
}

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5.C++ 11中的多线程

        C++11在Linux中使用多线程，编译时也是要链接pthread库，因为C++11中的多线程本质，就是对原生线程库接口的封装！！！

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <thread>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void threadrun(std::string name, int num)
{while(num){std::cout << name << " num : " << num<< std::endl;num--;sleep(1);}
}int main()
{std::string name = "thread-1";std::thread mythread(threadrun, std::move(name), 10);while(true){std::cout << "main thhread..." << std::endl;sleep(1);}mythread.join();return 0;
}