【c语言多线程编程】关于pthread_create()和pthread_join()的多线程详解

关于pthread_create()和pthread_join()的多线程详解

一、首先说一下pthread_create() 函数的用法：

int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);

各参数的含义：

1、pthread_t *thread：
传递一个 pthread_t 类型的指针变量，也可以直接传递某个 pthread_t 类型变量的地址。
pthread_t 是一种用于表示线程的数据类型，每一个 pthread_t 类型的变量都可以表示一个线程。
pthread_t 类型在linux下被定义为： “unsigned long int”

2、const pthread_attr_t *attr：
用于手动设置新建线程的属性，例如线程的调用策略、线程所能使用
的栈内存的大小等。
大部分场景中，我们都不需要手动修改线程的属性，将 attr 参数赋值为 NULL，pthread_create() 函数会
采用系统默认的属性值创建线程。

pthread_attr_t 类型以结构体的形式定义在<pthread.h>头文件中，此类型的变量专门表示线程的属性。

//pthread_attr_t 结构体定义
typedef struct pthread_attr_t pthread_attr_t;
struct pthread_attr_t
{
    unsigned p_state;
    void *stack;
    size_t s_size;
    struct sched_param param;
};

3、void *(start_routine) (void )：
以函数指针的方式指明新建线程需要执行的函数，该函数的参数最多
有 1 个（可以省略不写），形参和返回值的类型都必须为 void 类型。void 类型又称空指针类型，
表明指针所指数据的类型是未知的。使用此类型指针时，我们通常需要先对其进行强制类型转换，然后
才能正常访问指针指向的数据。

4、void *arg：
指定传递给 start_routine 函数的实参，当不需要传递任何数据时，将 arg 赋值为 NULL 
即可。
如果成功创建线程，pthread_create() 函数返回数字 0，反之返回非零值。各个非零值都对应着不同的宏，
指明创建失败的原因，常见的宏有以下几种：

• EAGAIN：系统资源不足，无法提供创建线程所需的资源。
• EINVAL：传递给 pthread_create() 函数的 attr参数无效。
• EPERM：传递给 pthread_create() 函数的 attr参数中，某些属性的设置为非法操作，程序没有相关的设置权限。

二、pthread_join()函数：等待线程执行结束

如果想获取某个线程执行结束时返回的数据，可以调用 pthread_join() 函数来实现。本节，我们就为您详细讲解 pthread_join() 函数的功能和用法。

pthread_join() 函数声明在<pthread.h>头文件中，语法格式如下：

int pthread_join(pthread_t thread, void ** retval);

thread 参数用于指定接收哪个线程的返回值；retval 参数表示接收到的返回值，如果 thread 线程没有返回值，又或者我们不需要接收 thread 线程的返回值，可以将 retval 参数置为 NULL。
pthread_join() 函数会一直阻塞调用它的线程，直至目标线程执行结束（接收到目标线程的返回值），阻塞状态才会解除。如果 pthread_join() 函数成功等到了目标线程执行结束（成功获取到目标线程的返回值），返回值为数字 0；反之如果执行失败，函数会根据失败原因返回相应的非零值，每个非零值都对应着不同的宏，例如：

• EDEADLK：检测到线程发生了死锁。
• EINVAL：分为两种情况，要么目标线程本身不允许其它线程获取它的返回值，要么事先就已经有线程调用 pthread_join() 函数获取到了目标线程的返回值。
• ESRCH：找不到指定的 thread 线程。
  以上这些宏都声明在 <errno.h> 头文件中，如果程序中想使用这些宏，需提前引入此头文件。

再次强调，一个线程执行结束的返回值只能由一个 pthread_join() 函数获取，当有多个线程调用 pthread_join() 函数获取同一个线程的执行结果时，哪个线程最先执行 pthread_join() 函数，执行结果就由那个线程获得，其它线程的 pthread_join() 函数都将执行失败。
对于一个默认属性的线程 A 来说，线程占用的资源并不会因为执行结束而得到释放。而通过在其它线程中执行pthread_join(A,NULL);语句，可以轻松实现“及时释放线程 A 所占资源”的目的。

三、结合pthread_create()和pthread_join()创建多线程

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
//定义线程要执行的函数，arg 为接收线程传递过来的数据
void *Thread1(void *arg)
{
    printf("https://blog.csdn.net/weixin_45541762?type=blog\n");
    return "Thread1成功执行";
}
//定义线程要执行的函数，arg 为接收线程传递过来的数据
void* Thread2(void* arg)
{
    printf("笑着的程序员\n");
    return "Thread2成功执行";
}

int main()
{
    int res;
    pthread_t mythread1, mythread2;
    void* thread_result;
    /*创建线程
    &mythread:要创建的线程
    NULL：不修改新建线程的任何属性
    ThreadFun:新建线程要执行的任务
    NULL：不传递给 ThreadFun() 函数任何参数

    返回值 res 为 0 表示线程创建成功，反之则创建失败。
    */
    res = pthread_create(&mythread1, NULL, Thread1, NULL);
    if (res != 0) {
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }

    res = pthread_create(&mythread2, NULL, Thread2, NULL);
    if (res != 0) {
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    /*
    等待指定线程执行完毕
    mtThread:指定等待的线程
    &thead_result:接收 ThreadFun() 函数的返回值，或者接收 pthread_exit() 函数指定的值

    返回值 res 为 0 表示函数执行成功，反之则执行失败。
    */
    res = pthread_join(mythread1, &thread_result);
    //输出线程执行完毕后返回的数据
    printf("%s\n", (char*)thread_result);
   
    res = pthread_join(mythread2, &thread_result);
    printf("%s\n", (char*)thread_result);
    printf("主线程执行完毕");
    return 0;
}

[root@localhost ~]# gcc thread.c -o thread.exe -lpthread

在保证程序没有语法错误的前提下，执行此命令会生成一个名为 thread.exe 的可执行文件。需要强调的是，命令中必须包含 “-plthread” 参数，否则会导致程序链接失败。

在当前目录下找到新生成的 thread.exe 文件，执行如下命令即可看到程序的执行结果：

[root@localhost ~]# ./thead.exe
https://blog.csdn.net/weixin_45541762?type=blog
笑着的程序员
Thread1成功执行
Thread2成功执行
主线程执行完毕

程序中共存在 3 个线程，包括本就存在的主线程以及两个调用 pthread_create() 函数创建的线程（又称子线程），其中名为 mythread1 的线程负责执行 thread1() 函数，名为 mythread2 的线程负责执行 thread2() 函数。

程序中调用了两次 pthread_join() 函数，分别令主线程等待 mythread1 线程和mythread2 线程执行完毕后在执行后续的代码。