Linux 多线程编程

电子工程师 2019-04-02 563

嵌入式技术

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描述


概念
  • 原来指向main()的线程叫做主线程(main thread)
  • 使用pthread_create()创建出来的线程，叫做子线程(child thread)
  • 主/子线程只有在创建时才有区别, 创建完了就一视同仁, 都是一样的独立个体, 可以有交流、共享和私有, 但没有上下级, 这一点和多进程一样, 只有在创建的瞬间才有parent process 和child process 的区别, 创建完了就都是一样的独立个体
  • 创建完子线程之后，两个线程之间独立运行，线程的执行先后次序由OS的调度算法决定
  • 线程之间相互独立也相互影响，因为主线程结束时，会导致进程结束，进程结束时，会导致该进程的所有线程结束
  • 多个线程共享一个进程, 而一个进程只有一个输出终端, So一定要调度好, 要不有的线程输出会看不到, 最low的做法就是sleep()一下保证线程可以执行完
模型

$gcc -pthread#includepthread_self()/pthread_equal() //获得ThreadIDpthread_attr_init()/pthread_attr_setdetachstate()/… //创建一个线程前设置 pthread_create() //创建一个线程 pthread_detach()pthread_setcancelstate()/pthread_setcanceltype() //已有一个线程后设置 pthread_kill() //向线程发送一个信号 pthread_exit() //退出线程但不退出进程 pthread_cancel() //终止另一个线程 pthread_join() //等待一个线程

pthread_self()

//返回调用线程的IDpthread_t pthread_self(void);

pthread_equal()

//对比两个线程ID，相等返回非0,不等返回0int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

pthread_attr_init()/ pthread_attr_destroy()

//pthread_attr_init()初始化一个线程属性对象attr，不指定attr就按默认参数进行初始化。//pthread_attr_destroy()销毁一个线程属性对象，销毁的操作对使用这个attr的线程有影响//成功返回0,失败返回error numberint pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

更改attr对象的函数

//成功返回0,失败返回error numbertypedef struct{ int detachstate; //线程的分离状态 int schedpolicy; //线程调度策略 struct sched_param schedparam; //线程的调度参数 int inheritsched; //线程的继承性 int scope; //线程的作用域 size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小 int stackaddr_set; //线程的栈设置 void * stackaddr; //线程栈的位置 size_t stacksize; //线程栈的大小}pthread_attr_t;pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t* attr, int detachstate)pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t* attr, int* detachstate)PTHREAD_CREATE_JOINABLE / PTHREAD_CREAT_DETACHEDint detachstate;pthread_attr_getdetachstate(&attr,&detachstate);if(PTHREAD_CREATE_JOINABLE==detachstate) printf("1.PTHREAD_CREATE_JOINABLE\n"); //defaultpthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int policy);pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr, int *policy);SCHED_OTHER / SCHED_FIFO / SCHED_RRpthread_attr_setsschedchedparam(pthread_attr_t *attr, const struct sched_param *param);pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr, struct sched_param *param);struct sched_param { int sched_priority;// Scheduling priority，int sched_get_priority_max/sched_get_priority_min (int policy)};pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr, int inheritsched);pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr, int *inheritsched);PTHREAD_INHERIT_SCHED / PTHREAD_EXPLICIT_SCHEDpthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr, int scope);pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr, int *scope);PTHREAD_SCOPE_SYSTEM / PTHREAD_SCOPE_PROCESSpthread_attr_setguardsize ( pthread_attr_t *attr, size_t guardsize );pthread_attr_getguardsize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize );>0 / 0(默认1 page,当然还可以指定任意值)pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);pthread_attr_setstacksize ( pthread_attr_t *attr, size_t size );pthread_attr_getstacksize ( const pthread_attr_t *attr, size_t *size );

pthread_create()

//这个函数的create有‘e’ //p代表POSIX//在调用进程中创建一个新的线程，新的线程通过激活start_routine()来开始执行，arg是start_routine()唯一的参数//成功返回0,失败返回error numberint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

thread:存放新线程的ID到该参数所指向的缓冲区中, pthread_t是unsigned long int
attr: 线程的属性， 给NULL表示默认方式
start_routine:指定新线程的处理函数，也就是新线程启动之后需要执行的代码，线程处理函数执行完毕之后， 新线程终止
arg: 用于给start_routine传递实参(VS on_exit()) ,这个函数只支持传递void*型的型参，实际使用需要另外定义一个目标类型的指针，将arg强制类型转换后得到正确的类型

pthread_detach()

//将thread表示的线程标记为detached，当一个detached的线程结束后，它占用的资源被自动释放，其他线程也不能用pthread_join()等待//detach一个已经被detach了的线程将导致不确定的结果//成功返回0,失败返回error numberint pthread_detach(pthread_t thread);

pthread_setcancelstate()

//设置当前线程是否允许被cancel，成功返回0,失败返回error number int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

state：设置新状态

  • PTHREAD_CANCEL_ENABLE //允许取消
  • PTHREAD_CANCEL_DISABLE //不允许取消\

oldstate：用于带出设置之前的旧状态

pthread_setcanceltype()

//设置可取消性的类型，即当前线程何时被取消 //成功返回0,失败返回error number int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

type：设置新类型

  • PTHREAD_CANCEL_DEFERED //延迟取消
  • PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS //立即取消

oldtype：用于带出设置之前的旧类型

pthread_exit()

//结束调用线程并返回一个retval值，这个值可以被同进程中的其他线程通过pthread_join()来读取，当然，前提条件是当前线程可以被汇合/等待void pthread_exit(void *retval);

线程的3种终止方式：

  • 简单的从启动例程中返回，返回值是线程的退出码
  • 线程可以被同一进程中的其他线程取消
  • 线程调用pthread_exit()
pthread_cancel()

//发送一个结束请求给一个线程，是否取消以及何时取消取决于线程的属性：state和type//成功返回0,失败返回error numberint pthread_cancel(pthread_t thread);

pthread_join()

//等待thread指定的线程终止，如果目标线程没有终止，则当前线程进入阻塞状态，当目标线程终止时，该函数立即返回，前提：目标线程可以被汇合/等待//如果调用pthread_join()的线程被cancel了，目标线程互保持joinable(不会被撤销)//如果多个线程同时join一个线程，那么结果是不确定的//成功返回0,失败返回error numberint pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

thread：线程编号
retval：二级指针的返回值
retval

  • 不是NULL，将拷贝目标线程的状态信息到*retval
  • 如果目标线程被cancel了，则将PTHREAD_CANCELED防止在*retval
例子

//02join.c, 使用pthread_join等待目标线程结束#include#include#include#include //strerror()//没有这个.h会把strerror(error)当intvoid* Calc(void* pv){ printf("primeter is %lg, area is:%lg\n",2*3.14**(int*)pv,3.14**(int*)pv**(int*)pv); return NULL; //要求有返回值，所以返回NULL}main(){ int* piRadius=(int*)malloc(sizeof(int)); printf("please input radius\n"); scanf("%d",piRadius); pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,Calc,(void*)piRadius); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); error=pthread_join(thread,NULL); if(0!=error) printf("%s\n",strerror(error)),exit(-1); free(piRadius); piRadius=NULL; return 0;}

//03join.c 使用pthread_join获取目标线程的退出状态#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ char* pc="hello"; return (void*)pc;}main(){ //创建子线程，使用pthread_create pthread_t thread; int error=pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); if(0!=error) printf("%s",strerror(error)),exit(-1); //等待子线程结束，并获取退出状态信息 char* ps=NULL; error=pthread_join(thread,(void**)&ps); if(0!=error) printf("pthread_join %s\n",strerror(error)),exit(-1); printf("child thread returned:%s\n",ps); return 0;}

//使用pthread_create()创建新线程#include#include#include#includevoid* task(void* pv){ //需要一个实参，我们又不需要，就可以给个NULL //判断thread中的线程ID是否与pthread_self()的线程ID相等 int res=pthread_equal(*(pthread_t*)pv,pthread_self()); if(0!=res) printf("these two are Equal\n"); else printf("these two are Unequal\n"); int i=0; for(i=0;i<10;i++){ printf("I am the new thread\n"); sleep(1); }}int main(){ //1.准备存储线程编号的变量 pthread_t thread; //2.创建新线程，使用pthread_create() int errno=pthread_create(&thread,NULL,task,(void*)&thread);//子线程执行完task()就结束了,使用arg把thread传入子线程 if(0!=errno) printf("pthread_create:%s\n",strerror(errno)),exit(-1); sleep(10); printf("child thread's ID:%lu,parent thread's ID:%lu\n",thread,pthread_self());//pthread_self(),获取当前线程自己的线程编号 return 0;}

//使用pthread_create()创建子线程，在线程处理函数中计算1~100之间的和，保存在sum中，返回该变量的地址，主线程等待子线程结束，并获取退出状态信息，并打印#include#include#include#includevoid* Sum(void* pv){ int i=0,sum=0; for(i=1;i<=100;i++) sum+=i; printf("%d\n",sum); return (void*)"success"; //其实return "success"就行}int main(){ pthread_t thread; int res=pthread_create(&thread,NULL,Sum,NULL); if(0!=res) printf("%s",strerror(res)),exit(-1); char *retval=NULL; res=pthread_join(thread,(void**)&retval); if(0!=res) printf("%s\n",strerror(res)),exit(-1); printf("child thread return : %s\n",retval); return 0;}

//在线程处理函数中打印1~20之间的函数，当打印到10时终止当前进程并带出10，主线程等待并获取退出状态信息，打印最终结果#include#includevoid* task(void* pv){ static int i=0; for(i=1;i<=20;i++){ if(10==i) pthread_exit((void*)&i); //pthread_exit() VS exit() else printf("i=%d\n",i); } return NULL;}main(){ pthread_t thread; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); int *retval=NULL; pthread_join(thread,(void**)&retval); //没有错误处理 printf("task returned:%d\n",*retval); return 0;}

//使用pthread_cancel()取消指定的线程#include#include#includevoid* task(void* pv){ pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL); //设置该线程不可取消 while(1){ printf("I am superman\n"); sleep(1); } return NULL;}void* task2(void* pv){ printf("Cancelling thread...\n"); sleep(2); pthread_cancel(*(pthread_t*)pv); printf("cancelling successfully\n");}main(){ pthread_t thread; pthread_t thread2; pthread_create(&thread,NULL,task,NULL); pthread_create(&thread2,NULL,task2,(void*)&thread); pthread_join(thread,NULL); pthread_join(thread2,NULL); return 0;}/*I am supermanI am supermanCancelling thread...I am supermancancelling successfullyI am superman //取消失败了, 说明设置禁止取消成功了I am superman*/

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