线程是参与系统调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运行单位。
一个进程中可以创建多个线程,多个线程实现并发运行,每个线程执行不同的任务。
每个线程都有其对应的标识,称为线程 ID,线程 ID 使用 pthread_t
数据类型来表示。
线程是轻量级的并发执行单元,通过调用Linux系统提供的pthread库中的函数来创建和管理线程。
#include <pthread.h>
线程函数是线程实际执行的函数,可以是任何可以被调用的函数。线程函数的原型如下:
void* thread_function(void* arg);
其中arg
是传递给线程函数的参数,可以是任何类型的数据。线程函数的返回值为void*
类型,可以返回任何类型的数据。
创建线程需要调用pthread_create
函数。该函数的原型如下:
int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr, void* (*start_routine)(void*), void* arg);
参数 | 类型 | 描述 |
---|---|---|
thread |
pthread_t * |
用于存储新线程标识符的指针 |
attr |
const pthread_attr_t * |
用于指定新线程的属性,如栈大小、调度策略等,可以为 NULL,表示使用默认属性 |
start_routine |
void *(*)(void *) |
新线程的起始函数,需要返回 void 指针类型的结果,并且带有一个 void 指针类型的参数 |
arg |
void * |
传递给新线程起始函数的参数,可以为 NULL |
返回值 | int |
0 表示成功,非 0 表示失败,错误代码保存在 errno 中 |
🚩 注意:在调用 pthread_create() 函数之后,新线程的执行与调用线程并行进行,它们之间没有特定的执行顺序。
下面是一个创建线程的例子:
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void *thread_func(void *arg) { int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("这是线程函数,arg=%d, i=%d\n", *(int *)arg, i); sleep(1); } pthread_exit(NULL); } int main() { pthread_t tid; // 线程标识符 int arg = 123; // 传递给线程函数的参数 // 创建新线程 if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, &arg) != 0) { printf("线程创建失败!\n"); return 1; } // 等待线程结束并回收资源 if (pthread_join(tid, NULL) != 0) { printf("线程回收失败!\n"); return 1; } printf("线程结束!\n"); return 0; }
线程的终止有两种方式:自然终止和强制终止。
线程的自然终止是指线程执行完它的工作后自动退出,而强制终止是指在程序运行过程中,主线程或其他线程显式地终止一个正在运行的线程。
线程可以通过调用pthread_exit
函数来实现自然终止。pthread_exit
函数的原型如下:
void pthread_exit(void *retval);
pthread_exit
函数 无返回值,其中,参数retval
是线程的退出状态,可以通过pthread_join
函数获取。
下面是一个简单的例子,演示如何使用pthread_exit
函数终止一个线程:
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void *thread_func(void *arg) { int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("这是线程函数,i=%d\n", i); sleep(1); } pthread_exit((void *) "线程正常结束!"); } int main() { pthread_t tid; // 线程标识符 // 创建新线程 if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) { printf("线程创建失败!\n"); return 1; } // 等待线程结束并回收资源 void *retval; if (pthread_join(tid, &retval) != 0) { printf("线程回收失败!\n"); return 1; } printf("%s\n", (char *)retval); printf("线程结束!\n"); return 0; }
上面的示例程序中,我们在线程函数中调用pthread_exit
函数来终止线程,并返回一个字符串作为退出状态。
在主线程中,我们使用pthread_join
函数等待线程结束,并通过指针retval
获取线程的退出状态。
在Linux中,线程的强制终止可以使用pthread_cancel
函数来实现。pthread_cancel
函数的原型如下:
int pthread_cancel(pthread_t thread);
其中,参数thread
是要取消的线程标识符。当pthread_cancel
函数被调用时,被取消的线程将立即退出。
参数 | 类型 | 描述 |
---|---|---|
thread |
pthread_t |
要取消的线程标识符 |
返回值 | int |
0 表示成功,非 0 表示失败,错误代码保存在 errno 中 |
🚩注意:调用 pthread_cancel() 函数只是向指定线程发送一个取消请求,让指定线程尽快退出执行,而不会立即终止它的执行。
线程在接收到取消请求后,可以通过调用 pthread_setcancelstate()
和 pthread_setcanceltype()
函数来指定如何响应请求,这里不再展开说明。
下面是一个简单的例子,演示如何使用pthread_cancel
函数强制终止一个线程:
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void *thread_func(void *arg) { int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("这是线程函数,i=%d\n", i); sleep(1); } pthread_exit((void *) "线程正常结束!"); } int main() { pthread_t tid; // 线程标识符 // 创建新线程 if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) { printf("线程创建失败!\n"); return 1; } // 等待一段时间后强制终止线程 sleep(2); if (pthread_cancel(tid) != 0) { printf("线程取消失败!\n"); return 1; } // 等待线程结束并回收资源 void *retval; if (pthread_join(tid, &retval) != 0) { printf("线程回收失败!\n"); return 1; } if (retval == PTHREAD_CANCELED) { printf("线程被取消!\n"); } else { printf("%s\n", (char *)retval); } printf("线程结束!\n"); return 0; }
上面的示例程序中,主线程调用了pthread_cancel
函数,强制终止了子线程。
在子线程函数中,我们使用pthread_exit
函数返回了一个字符串,如果子线程正常结束,那么在主线程中打印出来的将是这个字符串;如果子线程被强制终止,那么在主线程中打印出来的将是线程被取消!
。
线程回收
, 你是不是忘了告诉我了使用pthread_join
函数等待线程结束。该函数需要两个参数:线程标识符和指向线程返回值的指针。
int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
参数 | 类型 | 描述 |
---|---|---|
thread |
pthread_t |
要等待的线程标识符 |
value_ptr |
void ** |
用于获取线程的退出状态的指针,可以为 NULL,表示不关心退出状态 |
返回值 | int |
0 表示成功,非 0 表示失败,错误代码保存在 errno 中 |
🚩 注意:调用 pthread_join() 函数会阻塞当前线程,直到指定的线程终止为止。
如果指定的线程已经终止,那么该函数会立即返回,并且不会阻塞。
另外,线程的退出状态只有在 pthread_join() 调用成功时才能被获取,否则 value_ptr 指向的值是未定义的。
如果线程终止后,其它线程没有调用 pthread_join()函数来回收该线程,这个线程会变成僵尸线程,会浪费系统资源;若僵尸线程积累过多,那么会导致应
用程序无法创建新的线程。
可以使用pthread_detach
函数将线程分离。pthread_detach
函数的原型如下:
int pthread_detach(pthread_t thread);
参数 | 类型 | 描述 |
---|---|---|
thread | pthread_t | 要分离的线程标识符 |
返回值 | int | 0 表示成功,非 0 表示失败,错误代码保存在 errno 中 |
调用 pthread_detach()
函数将使得指定线程在退出时自动释放其相关资源,而不需要其他线程调用 pthread_join()
函数来等待它的退出并回收资源。
如果指定的线程已经被分离或者已经退出,那么调用 pthread_detach() 函数将返回一个错误。
下面是一个简单的例子,演示如何使用pthread_detach
函数将线程分离:
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void *thread_func(void *arg) { int i; for (i = 0; i < 5; i++) { printf("这是线程函数,i=%d\n", i); sleep(1); } pthread_exit((void *) "线程正常结束!"); } int main() { pthread_t tid; // 线程标识符 // 创建新线程 if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) { printf("线程创建失败!\n"); return 1; } // 分离线程 if (pthread_detach(tid) != 0) { printf("线程分离失败!\n"); return 1; } printf("线程已经分离,将自动回收资源!\n"); // 程序结束 return 0; }
上面的示例程序中,我们在创建线程之后立即将线程分离,并打印一条提示信息,告诉用户线程已经分离,将在退出时自动回收资源。
当运行上面的程序时,可以看到如下输出:
线程已经分离,将自动回收资源! 这是线程函数,i=0 这是线程函数,i=1 这是线程函数,i=2 这是线程函数,i=3 这是线程函数,i=4
可以看到,程序创建了一个新线程,并立即将它分离。在子线程中,我们打印了5个字符串,每个字符串间隔1秒。
在主线程中,我们打印了一条提示信息,告诉用户线程已经分离,将在退出时自动回收资源。最后,程序正常结束,没有调用pthread_join
函数。
我们已经介绍了Linux线程的创建、终止、回收、分离等基本操作。
在实际编程中,我们可能还需要使用一些其他的函数和技巧,例如互斥锁、条件变量、信号量、读写锁等
👧 欲知后事如何,请听下回分解!
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