建站提交历史文章，原文写作时间 2023 年 2 月前后。

回到文章目录

线程基本操作

  • 编译包含线程函数的程序，需要导入动态库-l pthread。（部分版本会自动导入）

查看线程

查看进程线程

1
$ ps -Lf <pid>  // 查看 pid 进程线程

获取当前线程号

1
2
3
4
5
#include <pthread.h>
//     get the thread identifier
//         return value:
//             pthread identifier, always succeed
pthread_t pthread_self(void);

比较线程号

1
2
3
4
5
6
7
8
9
#include <pthread.h>
//     compare thread identifier
//         t1:
//             thread identifier 1
//         t2:
//             thread identifier 2
//         return value:
//             return nonzero value if there are equal, otherwise return 0
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

线程创建

  • 回调函数传入参数必须是一个任意指针，返回值也是任意指针。之所以是任意指针，是因为C语言没有类型模板的语法，而任意指针可以指向任意数据类型。这意味着你既可以使用基本数据类型传入任意单一参数，也可以使用结构体传入多个参数；返回值同理。
  • 返回值：错误时返回错误号（errorno），这与多数函数都不相同，大多数pthread系列函数都有这个特征。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
#include <pthread.h>
//     create a thread
//         thread:
//             to receive the tid
//             pthread_t is long int in most OS, but it's structure in some OS
//         attr:
//             a structure to determine the attributes for new thread
//             NULL for using the default attributes
//             unually NULL is enough
//         start_routine:
//             the callback function the thread start in
//         arg:
//             the arguments passing to the "start_routine"
//         return value:
//             return 0 for success, or errorno on error
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

//     to print the error information while failed
#include <stdio.h>
#include <string.h>
printf("%s: %s\n", "pthread_create", strerror(errorno));

// About more
// $ man 3 pthread_create

线程退出

  • 线程退出与回调函数中的return一致，回调函数中的return即调用了pthread_exit函数退出，其中的retval可以在线程回收中被接收。
  • main函数即为主线程所在的函数，main函数中的return为进程退出，与pthread_exit不一致，因此pthread_exit通常在主线程中使用。进程退出与线程退出的不同在于：进程退出将立即结束所有线程；仅主线程退出，子线程依然可以运行到结束；所有线程退出后，进程自动退出。
1
2
3
4
5
6
7
8
#include <pthread.h>
//     terminate the calling thread
//         retval:
//             the exit value, can be received by "join"
void pthread_exit(void *retval);

// About more
// $ man 3 pthread_exit

线程回收

join 阻塞回收线程

  • 又线程连接

  • 接收线程 返回值时需要注意，返回值不应存储于栈空间。栈空间在线程（即函数体）生命周期结束后即释放，如果返回值存储在栈空间，将出现未定义的行为。

  • 为避免返回值存储在栈空间，可以使用静态变量或全局变量。在传递字符串或数组时需特别注意二级指针。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#include <pthread.h>
//     blocked and waiting the termination of the thread
//         thread:
//             thread id to join
//         retval:
//             receive the return value of the thread
//         return value:
//             return 0 for success, or errorno on error
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

// About more:
// $ man 3 pthread_join

注：由于join直译为连接，所以该线程回收又称为线程连接。

detach 分离线程

  • 线程分离后，线程结束将自动释放资源而无需主线程回收。一个子线程只能进行一次线程分离或线程连接，否则将出现未定义的错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
#include <pthread.h>
//     detach the thread and the thread will release the resources automatically
//         thread:
//             thread id to detach
//         return value:
//             return 0 for success, or errorno on error
int pthread_detach(pthread_t thread);

// About more
// $ man 3 pthread_detach

join 与 detach 的关系

  • join与detach的区别在于：join将阻塞地等待线程结束，并回收子线程结束状态；detach将非阻塞地脱离线程，线程结束后将自动释放资源而无需等待主线程回收资源；如果子线程未被join或detach任意一种处理，将产生僵尸线程直至主线程结束。
  • 与进程对比，join与wait相仿，将阻塞地等待子进程结束；而detach则是将子进程托管给init进程，进程结束将立即释放资源。

示例代码

  • 此处回调函数的返回值为char **类型，指向字符串指针。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void *func(void *arg) {
    printf("%s\n", *(char **)arg);
    printf("Child thread id: %ld\n", pthread_self());
    static char **ret;
    ret = (char **)malloc(sizeof(char *));
    *ret = (char *)malloc(sizeof(char) * 256);
    strcpy(*ret, "Child thread exits successfully.");

    return (void *)ret;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    char *s = "Hello, this is child thread.";
    pthread_create(&tid, NULL, func, &s);

    char **ret;
    pthread_join(tid, (void **)&ret);
    printf("%s\n", *ret);

    printf("Hello, this is main thread.\n");
    printf("Child thread id: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    pthread_exit(NULL);

    return 0;
}

线程取消

  • 线程取消将向目标线程发送线程终止请求。线程是否终止与线程启动参数有关，默认线程启动支持线程取消。线程取消并不立即发生，需要运行到线程取消点，常用接口函数多数都是线程取消点，详见文档。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
#include <pthread.h>
//     send a cancellation request to a thread
//         thread:
//             thread identifier
//         return value:
//             return 0 for success, or errorno on error
int pthread_cancel(pthread_t thread);

// About more
// $ man 3 pthread_cancel

线程属性

pthread_attr 函数簇

  • pthread_attr函数簇

  • 命令行键入$ pthread_attr连续按下3下Tab，显示pthread_attr函数簇全部函数。

  • pthread_attr_init、pthread_attr_destory用于初始化或销毁pthread_attr_t结构体。pthread库要求使用pthread_init与pthread_destory操作，而定义与return无法正常初始化与销毁该结构体。使用pthread_attr_init就必须进行pthread_attr_destory。

1
2
3
4
5
6
7
8
#include <pthread.h>
//     initialize and destory thread attributes structure
//         attr:
//             the thread attributes structure
//         return value:
//             return 0 for success, or errorno on error
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
  • 其他pthread_attr函数簇成员，用于具体修改pthread_attr_t结构体，详见文档。

示例代码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void *func(void *arg) {
    printf("Child thread id: %ld\n", pthread_self());
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_attr_t attr;
    pthread_attr_init(&attr);  // 初始化参数体
    
    // 任何的 pthread_attr 操作, 这里例如: 分离线程
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, &attr, func, NULL);
    
    printf("Hello, this is main thread.\n");
    printf("Child thread id: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());
    
    pthread_attr_destroy(&attr);  // 销毁参数体
    pthread_exit(NULL);

    return 0;
}