POSIX thread library 简介I

(1) 进程和线程有关背景知识

1. 进程包括程序资源和程序执行状态等相关信息：

Process ID, Process Group ID, User ID and Group ID

Environment

Working Directory

Program Instructions

Registers

Stack 

Heap

File Desprictors

Singal Action/Singal Libraries

Inter-Process Communication Tools(Such as message queues, pipes, semaphors, shared memory)

2.一个进程中的多个线程共享一下资源：

Address Space

Process Instruction

Open Files

Singals/Singal Handlers

Working Directory

User and Group ID

但是每个线程拥有一下唯一资源：

Therad ID

Registers/Stack Pointer

Stack For Local Variables/Return Address

Singal Mask

Priority

Return Value

 

 

(二) POSIX(Portable Operating System Interface)，中文名称为“可移植操作系统接口”，是IEEE为了

保持Unix和其他操作系统之间的兼容性为定义的一组操作的API。

 

POSIX thread library是针对C/C++多线程编程的标准库，头文件形式为<pthread.h>。

pthread API将线程函数分为四个主要的部分：

1.线程管理(Thread Management)：包括线程的eating、detaching以及joining。

2.Mutexes：用来处理线程之间的同步(Synchronization)，是“Mutex Exclusion”的缩写。

3.Condition Variables：用来处理共享一个mutex的几个线程之间的通信。

4.Synchronization：包括读写locks和barriers。

 

介绍几个常见的函数：

1.线程创建函数：int pthread_create(pthread_t* thread, const pthread_attr_t* attr,

　　　　　　　　　　　　　　　　    void* (*start_routine)(void*), void* arg);

参数意义：

thread: 返回线程ID。

attr: 线程属性，设置为NULL，使用默认的线程属性。

start_routine: 函数指针指向线程将要调用的函数，该函数有一个void类型的指针值。

arg: 指向线程调用函数实参的指针。如果要向该函数传递多个参数，该指针要指向一个结构体。

返回值：

如果线程创建成功，返回0,；否则返回一个数值代表出现错误。

 

2.线程结束函数：void pthread_exit(void* extr);

参数意义：

extr: 线程的返回值。该函数用来终结线程，无返回值。

 

例如有如下示例程序：

#include <iostream>
#include <pthread.h>

void *print_message_function(void *ptr) {
    char* message = NULL;
    message = (char*)ptr;
    std::cout << message << std::endl;    
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    pthread_t th1, th2;
    char *message1 = "Thread 1";
    char *message2 = "Thread 2";

    int iret1 = 0;
    int iret2 = 0;
    iret1 = pthread_create(&th1, NULL, &print_message_function, (void*)message1);
    iret2 = pthread_create(&th2, NULL, *print_message_function, (void*)message2);

    pthread_join(th1, NULL);
    pthread_join(th2, NULL);

    return 0;    
}

 

3. 等待另外一个线程结束：int pthread_join(pthread_t thread, void** thread_return);

参数意义：

thread: 线程被挂起，直到ID为thread的线程执行结束。

thread_return: 如果该参数不为空，则线程thread的返回值存储在指针thread_return所指的内存位置。

返回值：

成功返回值为零，否则返回一个非零值指示操作不成功。

例如，有如下例子:

 

#include <iostream.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

void* BusyWork(void* t) {
  int i = 0;
  long tid = 0;
  double res = 0.0;
  tid  = (long)t;
  std::cout << "Thread " << tid << "Starting......\n";
  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
     ren = (res + sin(i) + tan(i));
  }    
  std::cout << "Thread " << tid << " Done......\n";
  pthread_exit((void*)t);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  pthread_t thread[4];
  ptread_attr_t attr;
  int rc = 0;
  void* status = 0;

  pthread_attr_init(&attr);
  pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    std::cout << "Main:Thread " << i << " Creating......\n";      
    rc = pthread_create(&thread[i], &attr, BusyWork, 
           (void*)i);
    if (rc) {
       std::cout << "ERROR,return code from pthread_create() is " << rc << std::endl;
       exit(-1);  
    }
  }
  pthread_attr_destory(&attr);

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    rc = pthreat_join(&thread[i], &status);
    if (rc) {
      std::cout << "ERROR:return code from pthread_join() is: " << rc << std::endl;
    }
    std::cout << "Main:Completed join with thread " << i << "having a status " << (long)status << std::endl;
  }
  std::cout << "Main,program completed. Exiting." << std::endl;
  pthread_exit(0);
  return 0;
}