【多线程】零碎记录1
把自己之前几篇学习多线程知识的文章合成一篇，目的是方便离线保存。
（一）从demo开始
主要参考了下面这个视频内容（https://www.youtube.com/watch?v=fcHngVr4y7M）需FQ。
代码如下：
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
using namespace std;
int sum = 0;
void *add(void *);
pthread_mutex_t mut;
int main()
{
pthread_t thread[10];
int num;
long count;
cout << "Enter the number of thread bewteen (1-10): ";
cin >> num;
cout << "Enter number to count to: ";
cin >> count;
pthread_mutex_init(&mut, NULL);
for ( int x=0; x <num; ++x )
pthread_create(&thread[x], NULL, add, (void *)count);
for ( int x=0; x <num; ++x )
pthread_join(thread[x],NULL);
cout << sum << endl;
return 0;
}
void *add(void *count)
{
long num;
num = (long) count;
pthread_mutex_lock(&mut);
for ( long x=1; x<=num; ++x )
{
sum += x;
cout << sum << '\t' << x << endl;
}
pthread_mutex_unlock(&mut);
}
代码的功能很简单：
a. 有个一全局变量num用于累加的，每个线程都可以访问这个num
b. 向每个线程传入参数count，意义是每个线程内部对num累加多少
刚开始学习，不用纠结细节，先熟悉全貌。我总结需要大概了解以下几块内容，理解到哪算哪，有不到位的后面再改：
1）<pthread.h>
含义是“Linux系统下多线程遵循POSIX接口标准”（如果是windows的话，又有另一套接口标准了）
2）pthread_create(p1, p2, p3, p4) （参照：http://man7.org/linux/man-pages/man3/pthread_create.3.html）
函数原型：int pthread_create( pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg)
这是创建一个线程的函数。p2先不去管它，先看p1，p3和p4。
p1：指向标示线程id号变量的指针（如果线程创建成功，p1指向的元素中就会被赋值一个该线程的唯一标示值）
p3：指向线程执行的函数指针
p4：指向传给线程参数的指针
如果返回0：
a. 一个新线程就run起来了
b. 从“pthread_t *thread”指向的变量中，我们可以获得该线程的id号
c. 甚至有可能在pthread_create返回0之前，这个新线程就执行完毕了
3）pthread_join(p1, p2) （https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/man/pthread_join.txt）
函数原型：int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr)
功能是wait for thread termination，在代码中的目的是让主进程等待线程执行完毕再退出
p1：要wait的thread是谁（即线程创建时产生的唯一标示id）
p2：暂时还没用到
到这里，其实多线程的最简单的demo就可以跑起来了。但是这里会有问题：如果若干个线程同时对全局变量num操作，就会产生资源竞争的问题。
这时候就需要一种机制来避免这样的问题，其中一种机制就成为互斥量 mutex
用法：
1）先初始化互斥量pthread_mutex_init
2）在线程内部需要加锁的代码段前pthread_mutex_lock加锁
3）在资源使用结束后pthread_mutex_unlock解锁
关于mutex是啥，下面这段话解释的很好，直接粘过来了：
“
- A mutex variable acts like a "lock" protecting access to a shared data resource. The basic concept of a mutex as used in Pthreads is that only one thread can lock (or own) a mutex variable at any given time. Thus, even if several threads try to lock a mutex only one thread will be successful. No other thread can own that mutex until the owning thread unlocks that mutex. Threads must "take turns" accessing protected data.
”
放到这个demo中来说，mut是一个互斥量，每个线程都可以访问，但是同时只能有一个线程对其成功lock；且一旦lock上了，其他线程就不能再lock或unlock了，只能由这个线程自身unlock。
这样，保证同时只有一个线程在操作num的值，因此这个demo中就线程同步了。
同步后的输出结果：
未用mutex同步时输入的结果：
对比以上的结果：没有加入mutex每次输出的结果可能是不同的；加了mutex的代码，每次输出的结果是稳定的。
（二）数据线程不安全的例子
找了一个比较完备的教程：https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/
给线程传入参数，要保证数据是线程安全的，即传入线程的参数除了能让这个线程操作之外，外部的线程不会修改。
有下面一个例子：
/**
* @file 1.thread.cpp
* @brief
* @author xbf xiabf11@mails.tinghua.edu.cn
* @version 1.0.0
* @date 2015-08-04
*/
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#define NUM_THREADS 5
using namespace std;
pthread_mutex_t mut;
void *print(void *threadid)
{
pthread_mutex_lock(&mut);
sleep(1);
long tid;
tid = *(long *)threadid;
cout << "Thread " << tid << endl;
pthread_mutex_unlock(&mut);
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t threads[NUM_THREADS];
pthread_mutex_init(&mut,NULL);
for ( long t=0; t<NUM_THREADS; ++t )
{
cout << "main creating thread " << t << endl;
int ret = pthread_create(&threads[t],NULL,print,(void *)&t);
if ( ret!=0 )
{
cout << "error code " << ret << endl;
}
}
pthread_exit(NULL);
}
这次给每个thread传入的是main for loop的计数变量t的引用。由于在main中每轮迭代t，所以等每个线程启动的时候访问的t就不是当时传入的t了。
这种情况就是传入线程的数据不安全。
