UNIX环境高级编程——线程
线程包含了表示进程内执行环境必需的信息，其中包括进程中标示线程的线程ID、一组寄存器值、栈、调度优先级和策略、信号屏蔽字、errno变量以及线程私有数据。
进程的所有信息对该进程的所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本、程序的全局内存和堆内存、栈以及文件描述符。
线程标识：
进程ID在整个系统中是唯一的，但线程ID不同，线程ID只在它所属的进程环境中有效。进程ID的数据结构为pid_t，线程ID的数据结构为pthread_t。
比较两个线程ID是否相等：
#include <pthread.h> int pthread_equal(pthread_t tid1,pthread_t tid2);//返回值：若相等返回非0值，否则返回0
线程可以通过调用pthread_self函数获取自身的线程ID：
#include <pthread.h> pthread_t pthread_self(void); //返回值：调用线程的线程ID
线程的创建：
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *tidp,const pthread_attr_t *attr,void *(*start_rtn)(void *),void * arg);//返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号
当pthread_create成功返回时，由tidp指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。attr参数用于定制各种不同的线程属性。若设置为NULL，表示创建默认属性的线程。
新创建的线程从start_rtn函数的地址开始运行，该函数只有一个无类型指针参数的arg，如果需要向start_rtn函数传递的参数不止一个，那么需要把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为arg参数传入。
线程创建时并不能保证哪个线程会先运行：是新创建的线程还是调用线程。新创建的线程可以访问进程地址空间，并且继承调用线程的浮点环境和信号屏蔽字，但是该线程的未决信号集被清除。
每个线程都提供了errno的副本。
注意： pthread_create不是等待start_rtn函数运行完成后才返回的。一般情况下是pthread_create函数先返回，不过有时候start_rtn函数先运行完成后，pthread_create才返回。它们之间没有先后顺序。
示例代码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pthread_t ntid;
void printids( const char *s)
{
pid_t pid;
pthread_t tid;
pid = getpid();
tid = pthread_self();
printf("%s pid = %u pthread_t = %u\n",s,(unsigned int)pid, (unsigned int)tid);
}
void* thr_fn(void * arg)
{
printids("new pthread: ");
return NULL;
}
int main(int argc,char **argv)
{
int err;
err = pthread_create(&ntid,NULL,thr_fn,NULL);
if ( err != 0 )
perror("pthread_create");
printids("main thread: ");
sleep(1);
exit(0);
}运行结果：
huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out new pthread ID = 3077581680 main thread: pid = 2458 pthread_t = 3077584576 new pthread: pid = 2458 pthread_t = 3077581680注意在本例里，主线程把新线程ID存放在ntid中，但是新建的线程并不能安全的使用它，如果新线程在主线程调用pthread_create返回之前就运行了，那么新线程看到的是未经初始化的ntid的内容，这个内容并不是正确的线程ID。
线程终止：
如果进程中的任一线程调用了exit、_Exit或者_exit，那么整个进程就会终止。与此类似，如果信号的默认动作是终止进程，那么把该信号发送到线程会终止整个进程。
单个线程可以通过下列三种方式退出，在不终止整个进程的情况下停止它的控制流：
- 线程只是从启动历程中返回，返回值是线程的退出码。
- 线程可以被同一进程中的其他线程取消。
- 线程调用pthread_exit.
注意：主线程调用pthread_exit也不会导致整个进程结束，其子线程还是继续运行。
#include <pthread.h> void pthread_exit(void* rval_ptr);
rval_ptr是一个无类型的指针。进程中的其他线程可以通过调用pthread_join函数返回到这个指针。
#include <pthread.h> int pthread_join(pthread_t thread,void **rval_ptr);//返回值：若成功则返回0 ，否则返回错误编号调用线程将一直阻塞，直到指定的线程调用pthread_exit、从启动例程中返回或者被取消。
如果线程只是从它的启动例程返回，rval_ptr将包含返回码。如果线程被取消，由rval_ptr指定的内存单元就置为PTHREAD_CANCELED。
可以通过调用pthread_join自动把线程置于分离状态，这样资源就可以恢复。如果线程已经处于分离状态，pthread_join调用就会失败，返回EINVAL。
线程可以通过调用pthread_cancel函数来请求取消同一进程中的其他线程：
#include <pthread.h> int pthread_cancel(pthread_t tif); // 返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号
在默认情况下，pthread_cancel函数会使得由tid标识的线程的行为表现为如同调用了参数为PTHREAD_CANCEL的pthread_exit函数，但是线程可以选择忽略取消方式或是控制取消方式。注意：pthread_cancel并不等待线程终止，它仅仅提出请求。
清理函数：
#include <pthread.h> void pthread_cleanup_push(void (*rtn)(void*),void *arg); void pthread_cleanup_pop(int execute);
线程可以安排它退出时需要调用的函数，这与进程可以用atexit函数安排进程退出需要调用的函数时类似的。这样的函数称为线程清理函数处理程序。线程可以建立多个清理处理程序。处理程序记录在栈中的，也就是说它们的执行顺序与它们注册时的顺序相反。
pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()采用先入后出的栈结构管理，void routine(void *arg)函数在调用pthread_cleanup_push()时压入清理函数栈，多次对pthread_cleanup_push() 的调用将在清理函数栈中形成一个函数链；从pthread_cleanup_push的调用点到pthread_cleanup_pop之间的程序段中的终止动作（包括调用pthread_exit()和异常终止，不包括return）都将执行pthread_cleanup_push()所指定的清理函数。
pthread_cleanup_push()函数执行压栈清理函数的操作，而pthread_cleanup_pop()函数执行从栈中删除清理函数的操作。
注意pthread_cleanup_pop不管参数是零还是非零，都会从栈顶删除一个清理函数。
在下面三种情况下，pthread_cleanup_push()压栈的“清理函数”会被调用，调用参数为arg，清理函数rtn的调用顺序是由pthread_cleanup_push函数来安排的。：
- 线程调用pthread_exit()函数，而不是直接return.
- 响应取消请求时，也就是有其它的线程对该线程调用pthread_cancel()函数。
- 本线程调用pthread_cleanup_pop()函数，并且其参数非0.
如果execute参数置为0，清理函数将不被调用。无论哪种情况即不管pthread_cleanup_pop的参数时零还是非零，pthread_cleanup_pop都将删除上次pthread_cleanup_push调用建立的清理处理程序，即删除清理函数链的栈顶。
pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()是以宏方式实现的，这是pthread.h中的宏定义：
#define pthread_cleanup_push(routine,arg) \
{
struct _pthread_cleanup_buffer _buffer; \
_pthread_cleanup_push (&_buffer, (routine), (arg));
#define pthread_cleanup_pop(execute) \
_pthread_cleanup_pop (&_buffer, (execute)); \
}可见pthread_cleanup_push()带有一个"{"，而pthread_cleanup_pop()带有一个"}"，因此这两个函数必须成对出现，且必须位于程序的同一级别的代码段中才能通过编译。
注意：
- pthread_exit终止线程与线程直接return终止线程的区别。
- pthread_cleanup_push()函数与pthread_cleanup_pop()函数必须成对的出现在同一个函数中。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
void cleanup(void *arg)
{
printf("cleanup: %s\n", (char*) arg);
}
void *thr_fn1(void *arg)
{
printf("thread 1 start\n");
pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1-1 handler");
pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 1-2 handler");
printf("thread 1 push complete\n");
if (arg)
pthread_exit((void*) 1);
pthread_cleanup_pop(0);
pthread_cleanup_pop(1);
return((void*) 10);
}
void *thr_fn2(void *arg)
{
printf("thread 2 start\n");
pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2-1 handler");
pthread_cleanup_push(cleanup, "thread 2-2 handler");
printf("thread 2 push complete\n");
pthread_cleanup_pop(0);
// if (arg)
// return ((void*) 2);
pthread_cleanup_pop(1);
//pthread_exit((void*) 20);
return ((void*) 20);
}
int main(void)
{
int err;
pthread_t tid1, tid2;
void *tret;
err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, (void*)1);
if (err)
fprintf(stderr, "can't create thread 1: %d\n", strerror(errno));
err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, (void*)1);
if (err)
fprintf(stderr, "can't create thread 2: %d\n", strerror(errno));
err = pthread_join(tid1, &tret);
if (err)
fprintf(stderr, "can't join with thread 1: %d\n", strerror(errno));
printf("thread 1 exit code %lu\n", (unsigned long) tret);
err = pthread_join(tid2, &tret);
if (err)
fprintf(stderr, "can't join with thread 2: %d\n", strerror(errno));
printf("thread 2 exit code %lu\n", (unsigned long) tret);
exit(0);
}运行结果：
huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out thread 2 start thread 2 push complete cleanup: thread 2-1 handler thread 1 start thread 1 push complete cleanup: thread 1-2 handler cleanup: thread 1-1 handler thread 1 exit code 1 thread 2 exit code 20
#include <pthread.h> int pthread_detach(pthread_t tid);//返回值：若成功则返回0，否则返回错误编号
现在可以看出线程函数和进程函数之间的相似之处：
