linux 线程编程详解
（它自己的指令计数器和cpu时钟）和各自的调用栈(call stack)，自己的寄存器环境（register context)，自己的线程本地存储(thread-local storage)。 一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。
按照教科书上的定义，进程是资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。在操作系统设计上，从进程演化出线程，最主要的目的就是更好的支持SMP以及减小（进程/线程）上下文切换开销。
无论按照怎样的分法，一个进程至少需要一个线程作为它的指令执行体，进程管理着资源（比如cpu、内存、文件等等），而将线程分配到某个cpu上执行。一个进程当然可以拥有多个线程，此时，如果进程运行在SMP机器上，它就可以同时使用多个cpu来执行各个线程，达到最大程度的并行，以提高效率；同时，即使是在单cpu的机器上，采用多线程模型来设计程序，正如当年采用多进程模型代替单进程模型一样，使设计更简洁、功能更完备，程序的执行效率也更高，例如采用多个线程响应多个输入，而此时多线程模型所实现的功能实际上也可以用多进程模型来实现，而与后者相比，线程的上下文切换开销就比进程要小多了，从语义上来说，同时响应多个输入这样的功能，实际上就是共享了除cpu以外的所有资源的。
sudo apt-get install manpages-posix manpages-posix-dev
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
//四个参数意义
pthread_t *thread: 用来得到所创建的线程的ID，所以要创建变量，传入地址。
pthread_attr_t *attr: 线程的属性结构体变量地址，如果不特别指定属性，可以使用默认属性NULL。
start_routine： 线程函数，线程函数一般一个不退出的死循环。
arg：这是Linux系统在调用线程函数时传入的参数。
Compile and link with -pthread.
The new thread terminates（终止） in one of the following ways: * It calls pthread_exit(3), specifying（指定） an exit status value that is available to another thread in the same process that calls pthread_join(3). * It returns from start_routine(). This is equivalent（等效） to calling pthread_exit(3) with the value supplied in the return statement. * It is canceled (see pthread_cancel(3)). * Any of the threads in the process calls exit(3), or the main thread performs a return from main(). This causes the termination of all threads in the process.
由于线程共享进程的资源和地址空间，在对这些资源进行操作时，就必须要考虑到线程间资源访问的同步与互斥问题
有两种机制：互斥锁和信号量，互斥锁适用于可用资源是唯一的情况，信号量适用于可用资源为多个的情况
互斥锁的基本函数：
1、pthread_mutex_init()：互斥锁初始化
2、pthread_mutex_lock()：互斥锁上锁
3、pthread_mutex_trylock()：互斥锁判断上锁
pthread_mutex_trylock()调用在参数mutex指定的mutex对象当前被锁住的时候立即返回，除此之外，pthread_mutex_trylock()跟pthread_mutex_lock()功能完全一样。
4、pthread_mutex_unlock()：互斥锁解锁
5、pthread_mutex_destory()：消除互斥锁
- 在主线程中初始化锁为解锁状态
- pthread_mutex_t mutex;
- pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
- 在编译时初始化锁为解锁状态
- 锁初始化 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
- 访问对象时的加锁操作与解锁操作
- 加锁 pthread_mutex_lock(&mutex)
- 释放锁 pthread_mutex_unlock(&mutex)
-
锁保护的并不是我们的共享变量（或者说是共享内存），对于共享的内存而言，用户是无法直接对其保护的，因为那是物理内存，无法阻止其他程序的代码访问。事实上，锁之所以对关键区域进行了保护，在本例中，是因为所有线程都遵循了一个规则，那就是在进入关键区域钱加
同一把锁，在退出关键区域钱释放同一把锁
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> int sharedi = 0; void increse_num(void); pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; int main(){ int ret; pthread_t thrd1, thrd2, thrd3; ret = pthread_create(&thrd1, NULL, (void *)increse_num, NULL); ret = pthread_create(&thrd2, NULL, (void *)increse_num, NULL); ret = pthread_create(&thrd3, NULL, (void *)increse_num, NULL); pthread_join(thrd1, NULL); pthread_join(thrd2, NULL); pthread_join(thrd3, NULL); printf("sharedi = %d\n", sharedi); return 0; } void increse_num(void) { long i,tmp; for(i=0; i<=100000; i++) { /*加锁*/ if (pthread_mutex_lock(&mutex) != 0) { perror("pthread_mutex_lock"); exit(EXIT_FAILURE); } tmp = sharedi; tmp = tmp + 1; sharedi = tmp; /*解锁锁*/ if (pthread_mutex_unlock(&mutex) != 0) { perror("pthread_mutex_unlock"); exit(EXIT_FAILURE); } } }
锁有一个很明显的缺点，那就是它只有两种状态：锁定与不锁定。
信号量本质上是一个非负数的整数计数器，它也被用来控制对公共资源的访问。当公共资源增加的时候，调用信号量增加函数sem_post()对其进行增加，当公共资源减少的时候，调用函数sem_wait()来减少信号量。其实，我们是可以把锁当作一个0-1信号量的。
它们是在/usr/include/semaphore.h中进行定义的，信号量的数据结构为sem_t, 本质上，它是一个long型整数
相关函数
在使用semaphore之前，我们需要先引入头文件#include <semaphore.h>
- 初始化信号量：
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);- 成功返回0，失败返回-1
- 参数
- sem：指向信号量结构的一个指针
- pshared： 不是0的时候，该信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程们共享
- value：信号量的初始值
- 信号量减1操作，当sem=0的时候该函数会堵塞
int sem_wait(sem_t *sem);- 成功返回0，失败返回-1
- 参数
- sem：指向信号量的一个指针
- 信号量加1操作
int sem_post(sem_t *sem);- 参数与返回同上
- 销毁信号量
int sem_destroy(sem_t *sem); - 参数与返回同上
-
/************************************************************************* > File Name: sem.c > Author: couldtt(fyby) > Mail: fuyunbiyi@gmail.com > Created Time: 2013年12月15日 星期日 19时25分08秒 ************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #define MAXSIZE 10 int stack[MAXSIZE]; int size = 0; sem_t sem; // 生产者 void provide_data(void) { int i; for (i=0; i< MAXSIZE; i++) { stack[i] = i; sem_post(&sem); //为信号量加1 } } // 消费者 void handle_data(void) { int i; while((i = size++) < MAXSIZE) { sem_wait(&sem); printf("乘法: %d X %d = %d\n", stack[i], stack[i], stack[i]*stack[i]); sleep(1); } } int main(void) { pthread_t provider, handler; sem_init(&sem, 0, 0); //信号量初始化 pthread_create(&provider, NULL, (void *)handle_data, NULL); pthread_create(&handler, NULL, (void *)provide_data, NULL); pthread_join(provider, NULL); pthread_join(handler, NULL); sem_destroy(&sem); //销毁信号量 return 0; }
-
线程的系统调用1.pthread_createNAMEpthread_create - create a new threadSYNOPSIS#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);Compile and link with -pthread.2.pthread_exit(3)3.pthread_join(3)4.pthread_cancel(3)5.pthread_attr_init(3)//属性初始化函数#include <pthread.h>int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);Compile and link with -pthread.6.pthread_detach()//设置线程分离属性7.pthread_self()
在这里谢谢汇文宋老师的指导，还有他的教学视频（www.huiwen.com）.
