linux 线程基础
线程基础函数
查看进程中有多少个线程，查看线程的LWP
ps -Lf 进程ID(pid)
执行结果：LWP列
y:~$ ps -Lf 1887
UID PID PPID LWP C NLWP STIME TTY STAT TIME CMD
ys 1887 1341 1887 0 3 14:57 tty2 Sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus
ys 1887 1341 1889 0 3 14:57 tty2 Sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus
ys 1887 1341 1890 0 3 14:57 tty2 Sl 0:00 /usr/lib/ibus/ibus
线程共享的资源：
注意：信号和线程最好不要一起使用。又用信号又用多线程的架构不太合理。
- 文件描述符表
- 信号的处理方式
- 当前工作目录
- 用户ID和组ID
- 内存地址空间（.text/.data/.bss/heap/共享库，栈区(stack)不共享）
非线程共享的资源：
-
线程ID
-
处理器现场和栈指针（内核栈）
-
独立的栈空间（用户空间栈）
-
errno变量
-
所以不能用函数perrno打印错误信息了。
-
使用strerror函数打印错误信息
#include <string.h> char *strerror(int errnum);- errnum:errno
-
-
阻塞信号集合
-
调度优先级
现场优，缺点
- 优点：1，提高程序并发性。2，开销小。3，数据通信，共享方便
- 缺点：1，因为使用的时库函数，所以不太稳定。2，调试，编写困难。3，对信号支持不好。
进程和线程都是通过系统函数clone创建的。
每个线程有自己独立的PCB
pcb：进程控制块结构体：/usr/src/linux-headers-4.15.0-29/include/linux/sched.h
-
进程id：系统中每个进程有唯一的id，在c语言中用pid_t类型表示，是个非负整数。
-
进程状态：就绪，运行，挂起，停止等状态
-
描述虚拟地址空间的信息
-
描述控制终端的信息
-
进程执行时的当前工作目录（current working directory）
-
umask掩码
-
文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针
-
和信号相关的信息
-
用户id和组id
-
会话（session）和进程组
-
进程可以使用的资源上限（Resource Limit）
用【ulimit -a】查看：
ys@ys:~$ ulimit -a core file size (blocks, -c) 0 data seg size (kbytes, -d) unlimited scheduling priority (-e) 0 file size (blocks, -f) unlimited pending signals (-i) 7743 max locked memory (kbytes, -l) 16384 max memory size (kbytes, -m) unlimited open files (-n) 1024 pipe size (512 bytes, -p) 8 POSIX message queues (bytes, -q) 819200 real-time priority (-r) 0 stack size (kbytes, -s) 8192 cpu time (seconds, -t) unlimited max user processes (-u) 7743 virtual memory (kbytes, -v) unlimited file locks (-x) unlimited
pthread_create函数：创建一个线程，并开始执行这个线程
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- thread：线程的ID
- attr：线程的属性，一般不使用
- start_routine：函数指针
- arg：start_routine函数的参数
- 返回值：成功返回0；失败返回errno
编译的时候要加【-lpthread】
pthread_self函数：得到线程的id
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
例子：得到主线程的ID和子线程的ID。注意要sleep1秒，不睡的话，主线程就先结束了，所以子线程里的打印打不出来。
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
void * thr(void* args){
printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
}
int main(){
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
sleep(1);
return 0;
}
pthread_exit函数：终止线程
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
- retval：线程的返回值
改进上面的例子，用pthread_exit代替sleep
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
void * thr(void* args){
printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
//exit(1);//不要在子线程里调用此函数，调用的结果是把整个进程终止了。
//return NULL;//可以使用
//pthread_exit(NULL);//可以使用
}
int main(){
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
//sleep(1);
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
终止线程时的注意事项
- 要使用pthread_exit函数，不能使用exit函数
- 也可以使用return，但是在主线程里使用return的话，就把进程终止了。
- exit是推出进程，所以不要在线程函数里调用exit函数
pthread_join函数：阻塞等待回收线程资源，其实也是等待线程结束，所以是阻塞的函数，线程不执行完，pthread_join就一直处于阻塞状态，类似wait函数(回收子进程的函数，也是阻塞的）。并且它的第二个参数是可以接收线程的返回值的。
线程不回收也会变成僵尸线程，线程里也有PCB资源，也要回收。
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
- thread：函数pthread_create调用后，传出的第一个参数的值，也就是线程的ID
- retval：二级指针，线程推出时，返回的信息。
- 返回值：成功返回0；失败返回errno
例子：实验pthread_join是否是阻塞。
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
void * thr(void* args){
printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
sleep(1);
return (void*)200;
}
int main(){
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
printf("in main thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
void *ret;
pthread_join(tid, &ret);
printf("return value:%d\n", (int)ret);
return 0;
}
结果分析，发现在子线程睡的1秒内，pthread_join是阻塞的，线程的返回值200，也可以打印出来，但是编译有警告。
用pthread_exit函数也可以设置线程的返回值和return的效果一模一样。
pthread_exit((void*)11);
return (void*)11;
pthread_cancel函数：终止线程，并把线程的返回值设置为-1（是个宏）
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);
- thread：线程ID
- 返回值：成功返回0；失败返回errno
例子：验证被函数pthread_cancel终止的进程的返回值。
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
void * thr(void* args){
while(1){
printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
sleep(1);
}
pthread_exit((void*)101);
//return (void*)200;
}
int main(){
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
sleep(5);
pthread_cancel(tid);
void *ret;
pthread_join(tid, &ret);
printf("return value:%d\n", (int)ret);
return 0;
}
注意：pthread_cancel能够执行成功的前提是要终止的线程里必须有Cancellation points。也就是说线程里不能光是一个空的死循环，循环里至少要有一行代码，否则pthread_cancel不能执行成功。
pthread_detach函数：从父线程中分离出线程，也就是说这个子线程不受父线程的控制了，父线程不再需要回收这个子线程的资源了，也就是不可以调用pthread_join函数去回收它所占的资源了。
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
- thread：线程ID
- 返回值：成功返回0；失败返回errno
例子：验证分离后，不可以调用pthread_join函数。
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void * thr(void* args){
while(1){
printf("in thread %d, %lu\n", getpid(), pthread_self());
sleep(1);
}
pthread_exit((void*)101);
//return (void*)200;
}
int main(){
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thr, NULL);
sleep(5);
pthread_detach(tid);
int ret = pthread_join(tid, NULL);
if(ret != 0){
printf("return value:%d, %s\n", ret, strerror(ret));
}
return 0;
}
结果分析：打印出下面的，errno是22.
return value:22, Invalid argument
查看线程库函数的版本：NPTL 2.27(NPTL：Native POSIX Thread Library)
getconf GNU_LIBPTHREAD_VERSION
NPTL 2.27
线程创建多少个性能好？
CPU核数*2 + 2
pthread_equal函数：判断2个线程ID是否相同
#include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
虽然线程ID的类型是pthread_t，也就是无符号长整形，但是也不推荐用==去判断，因为Linux后续的版本有可能把pthread_t类型变为构造。
注意：在同一个进程内，线程ID是唯一的。但是在不同的进程里，可以参数相同的线程ID。这点和进程的ID不同，进程ID肯定是唯一的。
创建线程时，pthread_create函数的第二参数，可以设置线程的属性。
设置线程属性的步骤：
1，调用pthread_attr_init函数
#include <pthread.h>
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
2，设置属性。设置属性的函数如下：
pthread_attr_getaffinity_np pthread_attr_setaffinity_np
pthread_attr_getdetachstate pthread_attr_setdetachstate
pthread_attr_getguardsize pthread_attr_setguardsize
pthread_attr_getinheritsched pthread_attr_setinheritsched
pthread_attr_getschedparam pthread_attr_setschedparam
pthread_attr_getschedpolicy pthread_attr_setschedpolicy
pthread_attr_getscope pthread_attr_setscope
pthread_attr_getstack pthread_attr_setstack
pthread_attr_getstackaddr pthread_attr_setstackaddr
pthread_attr_getstacksize pthread_attr_setstacksize
3，调用pthread_attr_destroy函数
#include <pthread.h>
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
举例：先指定线程的属性是detatch，然后再创建线程。创建线程后就不用再调用pthread_detach函数了。这么做的好处是，如果线程的执行时间特别短，还没调用pthread_detach函数，线程就结束了的情况，程序也可以正常回收线程的资源。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
void * thr(void* arg){
printf("thread\n");
}
int main(){
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, &attr, thr, NULL);
int ret = pthread_join(tid, NULL);
if(ret > 0){
printf("ret:%d, %s\n", ret, strerror(ret));
}
pthread_attr_destroy(&attr);
}
线程传递参数的例子
用malloc开辟内存空间，记得释放。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void * thr(void* arg){
int* pi = arg;
printf("%d thread\n", *pi);
*pi = 100 + *pi;
return pi;
}
int main(){
pthread_t tid[5];
int* pi[5];
for(int j = 0; j < 5; ++j){
pi[j] = (int*)malloc(sizeof(int));
}
int i = 0;
for(; i < 5; ++i){
*pi[i] = i;
pthread_create(&tid[i], NULL, thr, pi[i]);
}
void* ret;
for(i = 0; i < 5; ++i){
pthread_join(tid[i], &ret);
printf("ret:%d\n", *(int*)ret);
}
for(int i = 0; i < 5; ++i){
free(pi[i]);
}
}
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