线程

线程的概念

我们知道 ,进程在各自独立的地址空间中运行,进程之间共享数据需要mmap或者进程间通信机制,本节我们学习如何在一个进程的地址空间中执行多个线程。有些情况需要在一个进程中同时执行多个控制流程,这时候线程就派上了场,比如实现一个图形界面的下载软件, 一方面需要和户交互,等待和处理户的鼠标键盘事件,另一方面又需要同时下载多个文件, 等待和处理从多个网络主机发来的数据,这些任务都需要一个“等待-处理”的循环,可以多线程实现,一个线程专门负责与户交互,另外几个线程每个线程负责和一个网络主机通信。以前我们讲过,main函数和信号处理函数是同一个进程地址空间中的多个控制流程,多线程也是如此,但是比信号处理函数更加灵活,信号处理函数的控制流程只是在信号递达时产生,在处理完信号之后就结束,而多线程的控制流程可以长期并存,操作系统会在各线程之间调度和切换,就像在多个进程之间调度和切换一样。由于同一进程的多个线程共享同一地址空间,因此Text Segment、Data Segment都是共享的,如果定义一个函数,在各线程中都可以调,如果定义一个全局变量,在各线程中都可以访问到,除此之外,

各线程还共享以下进程资源和环境:

1. 文件描述符表

2. 每种信号的处理方式(SIG_IGN、SIG_DFL或者自定义的信号处理函数)

3. 当前工作目录

4. 户id和组id

但有些资源是每个线程各有一份的:

1. 线程id

2. 上下文,包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针

3. 栈空间

4. errno变量

5. 信号屏蔽字

6. 调度优先级

线程控制：

1、线程创建函数

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void), void *restrict arg);
    返回值：若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号
    形  参：
            tidp       要创建的线程的线程id指针
            attr       创建线程时的线程属性
            start_rtn  返回值是void类型的指针函数
            arg        start_rtn的形参
    说  明：创建一个具有指定参数的线程。
    头文件：#include <pthread.h>

2、等待线程结束函数

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
    返回值：若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号
    形  参：
            thread     被等待的线程标识符
            retval     一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值
    说  明：这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回
    头文件：#include <pthread.h>

3、线程终止函数

void pthread_exit(void* retval);
    返回值：无
    形  参：
            retval     函数的返回指针，只要pthread_join中的第二个参数retval不是NULL，这个值将被传递给retval
    说  明：终止调用它的线程并返回一个指向某个对象的指针。
    头文件：#include <pthread.h>

4、线程取消函数

int pthread_cancel(pthread_t thread);
    返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号
    形  参：
            thread     要取消线程的标识符ID
    说  明：取消某个线程的执行。

线程取消的方法是向目标线程发Cancel信号，但如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点:会引起阻塞的系统调用），由不同的Cancelation状态决定。线程接收到CANCEL信号的缺省处理（即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点才会退出。根据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、 pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用 pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段： retcode = read(fd, buffer, length); pthread_testcancel();

    头文件：#include <pthread.h>

5、获取当前线程标识ID

pthread_t pthread_self(void);
    返回值：当前线程的线程ID标识
    形  参：无
    说  明：获取当前调用线程的 thread identifier(标识号)
    头文件：#include <pthread.h>

6、分离释放线程

int pthread_detach(pthread_t thread);
    返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号
    形  参：
            thread     要释放线程的标识符ID
    说  明：linux线程执行和windows不同，pthread有两种状态joinable状态和unjoinable状态。

一个线程默认的状态是joinable，如果线程是joinable状态，当线程函数自己返回退出时或pthread_exit时都不会释放线程所占用堆栈和线程描述符（总计8K多）。只有当你调用了pthread_join之后这些资源才会被释放。若是unjoinable状态的线程，这些资源在线程函数退出时或pthread_exit时自动会被释放。unjoinable属性可以在pthread_create时指定，或在线程创建后在线程中pthread_detach自己, 如：pthread_detach(pthread_self())，将状态改为unjoinable状态，确保资源的释放。如果线程状态为joinable,需要在之后适时调用pthread_join。

    头文件：#include <pthread.h>