linux线程

线程共享的资源

• 文件描述符表
• 每种信号的处理方式
• 当前工作目录
• 用户ID和组ID
• 内存空间（除了栈区）

线程非共享资源

• 线程ID
• 函数运行上下文（各种寄存器的值），栈指针
• 栈空间
• errno变量
• 信号屏蔽字
• 调度优先级

线程常用操作

线程号：pthread_self()

#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self();

• 功能：返回线程号
• 返回值：线程号

判断是否是一个线程： pthread_equal()

int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

• 功能：
  判断线程号 t1 和 t2 是否相等。为了方便移植，尽量使用函数来比较线程 ID。
• 返回值：
  相等：非 0
  不相等：0

创建线程：pthread_creat()

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,
            const pthread_attr_t *attr,
            void *(*start_routine)(void *),
            void *arg );

• 参数：
  thread：线程标识符地址。
  attr：线程属性结构体地址，通常设置为 NULL。
  start_routine：线程函数的入口地址。
  arg：传给线程函数的参数。
• 返回值：
  成功：0
  失败：非 0

在一个线程中调用pthread_create()创建新的线程后，当前线程从pthread_create()返回继续往下执行，而新的线程所执行的代码由我们传给pthread_create的函数指针start_routine决定。

由于pthread_create的错误码不保存在errno中，因此不能直接用perror()打印错误信息，可以先用strerror()把错误码转换成错误信息再打印。

线程资源回收：pthread_join()

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

• 功能：
  等待线程结束（此函数会阻塞），并回收线程资源，类似进程的 wait() 函数。
• 参数：
  thread：被等待的线程号。
  retval：用来存储线程退出状态的指针的地址。
• 返回值：
  成功：0
  失败：非 0

线程分离：pthread_detach()

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);

• 功能：
  使调用线程与当前进程分离，分离后不代表此线程不依赖与当前进程，线程分离的目的是将线程资源的回收工作交由系统自动来完成，也就是说当被分离的线程结束之后，系统会自动回收它的资源。所以，此函数不会阻塞。
• 返回值：
  成功：0
  失败：非0

线程退出：pthread_exit()

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);  

• 功能：
  退出调用线程。
• 参数：
  retval：存储线程退出状态的指针。

线程取消：pthread_cancel()

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

• 功能：
  杀死(取消)线程
• 参数：
  thread : 目标线程ID。
• 返回值：
  成功：0
  失败：出错编号

注意：线程的取消有一定的延时。需要等待线程到达某个取消点(检查点)。类似于玩游戏存档，必须到达指定的场所(存档点，如：客栈、仓库、城里等)才能存储进度。

取消点：是线程检查是否被取消，并按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用creat，open，pause，close，read，write..... 执行命令man 7 pthreads可以查看具备这些取消点的系统调用列表。

可粗略认为一个系统调用(进入内核)即为一个取消点。

线程属性

typedef struct
{
    int             etachstate;     //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;

主要结构体成员：

1. 线程分离状态

2. 线程栈大小（默认平均分配）

3. 线程栈警戒缓冲区大小（位于栈末尾）

4. 线程栈最低地址

属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

线程属性主要包括如下属性：作用域（scope）、栈尺寸（stack size）、栈地址（stack address）、优先级（priority）、分离的状态（detached state）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

线程属性初始化和销毁

#include <pthread.h>
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
功能：
    初始化线程属性函数，注意：应先初始化线程属性，再pthread_create创建线程
参数：
    attr：线程属性结构体
返回值：
    成功：0
    失败：错误号

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
功能：
    销毁线程属性所占用的资源函数
参数：
    attr：线程属性结构体
返回值：
    成功：0
    失败：错误号

线程分离状态

线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。

• 非分离状态：线程的默认属性是非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join()函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。
• 分离状态：分离线程没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。

#include <pthread.h>
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
功能：设置线程分离状态
参数：
    attr：已初始化的线程属性
    detachstate：    分离状态
        PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）
        PTHREAD_CREATE_JOINABLE（非分离线程）
返回值：
    成功：0
    失败：非0
int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
功能：获取线程分离状态
参数：
    attr：已初始化的线程属性
    detachstate：    分离状态
        PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）
        PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）
返回值：
    成功：0
    失败：非0

这里要注意的一点是，如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。

要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。

设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

线程使用注意事项

• 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用`pthread_exit

• 避免僵尸线程

  • pthread_join
  • pthread_detach
  • pthread_create指定分离属性

  被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源，所以不应当返回被回收线程栈中的值;

• malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放

• 应避免在多线程模型中调用fork，除非马上exec，子进程中只有调用fork的线程存在，其他线程t在子进程中均pthread_exit

• 信号的复杂语义很难和多线程共存，应避免在多线程引入信号机制