中国风网站欣赏,视频网站备案流程图,重庆网站关键字优化,旅游景点网站策划书目录 一. 线程的创建
1.1 pthread_create函数
1.2 线程id的本质
二. 多线程中的异常和程序替换
2.1 多线程程序异常
2.2 多线程中的程序替换
三. 线程等待
四. 线程的终止和分离
4.1 线程函数return
4.2 线程取消 pthread_cancel
4.3 线程退出 pthread_exit
4.4 线程…目录 一. 线程的创建
1.1 pthread_create函数
1.2 线程id的本质
二. 多线程中的异常和程序替换
2.1 多线程程序异常
2.2 多线程中的程序替换
三. 线程等待
四. 线程的终止和分离
4.1 线程函数return
4.2 线程取消 pthread_cancel
4.3 线程退出 pthread_exit
4.4 线程分离 pthread_detach
五. 总结 一. 线程的创建
1.1 pthread_create函数 函数原型int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(start_routine)(void*), void *args) 函数功能创建新线程 函数参数 thread -- 输出型参数用于获取新线程的id attr -- 设置线程属性一般采用nullptr表示为默认属性 start_routine -- 新创建线程的入口函数 args -- 传入start_routine函数的参数 返回值成功返回0失败返回对应错误码 关于pthread系列函数的错误检查问题
一般的Linux系统调用相关函数都是成功返回0失败返回-1。但函数pthread系列函数不是这些函数都是成功返回0失败返回错误码不对全局错误码进行设置。
代码1.1演示了如何通过pthread_create函数创建线程在主函数中分别以%lld和%x的方式输出子线程id图1.1为代码的运行结果。
代码1.1创建线程
#include iostream
#include cstdio
#include cstring
#include pthread.h
#include unistd.h// 新建线程的入口函数
void *threadRoutine(void *args)
{while(true){std::cout (char*)args std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid; // 接收子线程id的输出型参数// 调用pthread_create函数创建线程// tid接收新线程的idnullptr表示新线程为默认属性// 新线程的入口函数设为threadRoutine参数为thread 1int n pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine, (char*)thread 1);if(n ! 0) // 检验新线程是否创建成功{std::cout error: strerror(n) std::endl;exit(1);}while(true){printf(main thread, tid %lld 0x%x\n, tid, tid);sleep(1);}return 0;
} 图1.1 代码1.1的运行结果 1.2 线程id的本质
如1.2所示在Linux的线程库pthread中提供了用于维护每个线程的属性字段包括描述线程的结构体struct pthread、线程的局部存储、线程栈等用于对每个线程的维护。
每个线程在线程库中用于维护它的属性字段的起始地址就是这个线程的id换言之线程id就是动态库地址空间共享区的一个地址Linux为64位环境因此代码1.1输出的线程id会很大这个值就对应地址空间共享区的位置。
为了保证每个线程的栈区是独立的Linux采用的方法是线程栈在用户层提供这样每个线程都会在动态线程库内部分得一块属于自身的“栈区”这样就可以保证线程栈的独立性而主线程的栈区就使用进程地址空间本身的栈区。
Linux保证线程栈区独立性的方法
子线程的栈区在用户层提供。主线程栈区采用地址空间本身的栈区。
线程id的本质地址空间共享区的一个地址。 图1.2 线程id的图解 二. 多线程中的异常和程序替换
2.1 多线程程序异常
在多线程程序中如果某个线程在执行期间出现了异常那么整个进程都可能会退出在多线程场景下任意一个线程出现异常其影响范围都是整个进程。
如代码2.1创建了2个子线程其中threadRun2函数中人为创造除0错误引发异常发现整个进程都退出了不会出现只有一个线程终止的现象。
结论任意一个线程出现异常其影响范围都是整个进程会造成整个进程的退出。
代码2.1多线程程序异常
#include iostream
#include pthread.h
#include unistd.hvoid *threadRoutine1(void *args)
{while(true){std::cout (char*)args std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}void *threadRoutine2(void *args)
{while(true){std::cout thread 2, 除0错误 std::endl;int a 10;a / 0; }return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid1, tid2;//先后创建线程1和2pthread_create(tid1, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);sleep(1);pthread_create(tid2, nullptr, threadRoutine2, (void*)thread 2);while(true){std::cout main thread ... ... std::endl;sleep(1);}return 0;
} 图2.1 代码2.1的运行结果 2.2 多线程中的程序替换
与多线程中线程异常类似多线程中某个线程如果进行了程序替换那么并不会出现这个线程去运行新的程序其他线程正常执行原来的工作的情况而是整个进程都被替换去执行新的程序。
代码2.2在threadRoutine1函数中通过execl去执行系统指令ls运行代码我们发现在子线程中进行程序替换后主线程也不再继续运行了进程执行完ls指令就终止了。
结论多线程程序替换是整个进程都被替换而不是只替换一个线程。
代码2.2多线程程序替换
#include iostream
#include cstdio
#include cstring
#include pthread.h
#include unistd.hvoid *threadRoutine1(void *args)
{while(true){std::cout (char*)args std::endl;execl(/bin/ls, ls, nullptr); // 子线程中进行程序替换exit(0);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid;// 创建线程int n pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);if(n ! 0) {// 检验线程创建成功与否std::cout strerror(n) std::endl;exit(1);}while(true){std::cout main thread std::endl;sleep(1);}return 0;
} 图2.2 代码2.2的运行结果 三. 线程等待
线程等待与进程等待类似主线程需要等待子线程退出以获取子线程的返回值。如果主线程不等待子线程而主线程也不退出那么子线程就会处于“僵尸状态”其task_struct一直得不到释放引起内存泄漏。
通过pthread_join函数可以实现对线程的等待。线程等待只能是阻塞等待不能非阻塞等待。 pthread_join函数 -- 等待线程 函数原型int pthread_join(pthread_t thread, void **ret); 函数参数 thread -- 等待线程的id ret -- 输出型参数获取线程函数的返回值 返回值成功返回0失败返回错误码 在代码3.1中 线程函数threadRoutine中在堆区new了5个int型数据的空间并赋值为1~5线程函数返回指向这块堆区资源的指针主线程等待子线程退出主线程可以看到这块资源。注意线程函数返回值的类型为void*使用返回值的时候要注意强制类型转换。
代码3.1pthread_join线程等待
#include iostream
#include cstdio
#include cstring
#include pthread.h
#include unistd.hvoid *threadRoutine(void *args)
{std::cout (char*)args std::endl;int *pa new int[5];for(int i 0; i 5; i){pa[i] i 1;}return (void*)pa;
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine, (void*)thread 1);int *pa nullptr;// 等待线程退出pa接收线程函数返回值pthread_join(tid, (void**)pa);// 获取线程函数返回值指向的空间内的资源std::cout thread exit std::endl;for(int i 0; i 5; i){printf(pa[%d] %d\n, i, pa[i]);}delete[] pa;return 0;
} 图3.1 代码3.1的运行结果 四. 线程的终止和分离
可以实现线程终止的方法有
线程函数return。由另一个线程将当前线程取消pthread_cancel。线程退出pthread_exit。
4.1 线程函数return
pthread_create函数的第三个参数start_routine为线程函数指针新创建的线程就负责执行这个函数如果这个函数运行完毕return退出那么线程就退出了。
但是这种方法对主线程不适用如果主线程退出就是进程终止了全部线程都会退出。
结论如果线程函数return那么线程就退出了但主线程return进程就退出了不适用这种退出方式。
线程函数接收一个void*类型的参数返回void*类型参数如果线程函数运行到了return那么这个线程就退出了如代码3.1中的threadRoutine就是采用return来终止线程的。
代码4.1验证了主线程退出的情况设定线程函数为死循环IO输出但是主线程在创建完子线程sleep(2)之后return发现线程函数并没有继续运行证明了主线程退出不适用于return这种方法来终止。
代码4.1验证主线程不能通过return退出
// 线程函数死循环
void *threadRoutine1(void *args)
{while(true){std::cout (char*)args std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid;// 创建线程int n pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);std::cout main thread std::endl;sleep(2); // 主线程sleep 2s后退出return 5;
} 图4.1 代码4.1的运行结果 4.2 线程取消 pthread_cancel
pthread_cancel函数可用于通过指定线程id来取消线程。 pthread_cancel -- 取消线程 函数原型int pthread_cancel(pthread_t thread) 函数参数thread -- 被取消的线程的id 返回值成功返回0不成功返回非0的错误码 一般而言采用主线程取消子线程的方式来取消线程一个线程取消自身也是可以的但一般不会这样做pthread_cancel(pthread_self()) 可用于某个线程取消其自身其中pthread_self函数的功能是获取线程自身的id。
pthread_self函数 -- 获取线程自身的id。
如果一个线程被取消了那么就无需在主线程中通过pthread_join对这个线程进行等待但如果使用了pthread_join对被取消的线程进行等待那么pthread_join的第二个输出型参数会记录到线程函数的返回值为-1。
结论如果一个线程被pthread_cancel了那么pthread_join会记录到线程函数返回(void*)-1。
在代码4.2中通过pthread_cancel函数取消子线程然后pthread_join等待子线程输出强转为long long类型的返回值ret记录到ret的值为-1。
代码4.2取消子线程并等待取消了的子线程
// 线程函数
void *threadRoutine1(void *args)
{while(true){std::cout (char*)args std::endl;sleep(1);}return (void*)10;
}int main()
{pthread_t tid;// 创建线程pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);std::cout main thread std::endl;sleep(2); pthread_cancel(tid); // 取消id为tid的子线程void *ret nullptr;int n pthread_join(tid, ret); // 等待已经取消的线程退出std::cout ret : (long long)ret std::endl;return 0;
} 图4.2 代码4.2的运行结果 4.3 线程退出 pthread_exit
pthread_exit 函数在线程函数中可用于指定线程函数的返回值并退出线程与return的功能基本完全相同注意exit不可用于退出线程在任何一个线程中调用exit都在让整个进程退出。 pthread_exit 函数 -- 让某个线程退出 函数原型void pthread_exit(void *ret) 函数参数ret -- 线程函数的退出码返回值 代码4.3在线程函数中调用pthread_exit终止线程指定返回值为(void*)111在主线程中等待子线程并将线程函数返回值存入ret中输出(long long)ret的值证明子线程返回(void*)111。
代码4.3通过pthread_exit终止线程
#include iostream
#include cstdio
#include cstring
#include pthread.h
#include unistd.h// 线程函数
void *threadRoutine1(void *args)
{int count 0;while(true){std::cout (char*)args , count: count std::endl;if(count 3) pthread_exit((void*)111);sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid;// 创建线程pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);std::cout main thread std::endl;sleep(5); void *ret nullptr;pthread_join(tid, ret); std::cout [main thread] child thread exit, ret: (long long)ret std::endl;return 0;
} 图4.3 代码4.3的运行结果 4.4 线程分离 pthread_detach
严格意义上讲pthread_detach并不算线程退出。即使一个线程函数中使用了pthread_detach(pthread_self())对其自身进行分离线程函数在pthread_detach之后的代码也会正常被执行。
pthread_detach一般用于不需要关心退出状态的线程被pthread_detach分离的子线程即使主线程不等待子线程退出子线程也不会出现僵尸问题。
一般来说都是线程分离其自身当然也可以通过主线程分离子线程但不推荐这么做。
经pthread_detach分离之后的线程不应当pthread_join等待如果等待一个被分离的线程那么pthread_join函数会返回错误码。
结论(1).pthread_detach用于将不需要关系关系退出状态的子线程分离 (2).被分离的线程不应被等待如果被等待那么pthread_join会返回非0错误码。
代码4.4演示了经pthread_detach分离之后线程函数继续运行等待被分离的线程失败的情景。
代码4.4线程分离及等待被分离的线程
#include iostream
#include cstdio
#include cstring
#include pthread.h
#include unistd.h// 线程函数
void *threadRoutine1(void *args)
{// 子线程将其自身分离pthread_detach(pthread_self());int count 0;while(true){std::cout (char*)args , count: count std::endl;if(count 3) pthread_exit((void*)111);sleep(1);}return (void*)10;
}int main()
{pthread_t tid;// 创建线程pthread_create(tid, nullptr, threadRoutine1, (void*)thread 1);std::cout main thread std::endl;sleep(5); void *ret nullptr;int n pthread_join(tid, ret); // 等待已经取消的线程退出 if(n ! 0) // 检验是否等待成功{std::cout wait thread error - strerror(n) std::endl;}return 0;
} 图4.4 代码4.4的运行结果 五. 总结
pthread_create函数可以创建子线程关于线程的管理方法及属性字段被记录在动态库里线程id本质上就是地址空间共享区的某个地址。由于Linux在系统层面不严格区分进程和线程CPU调用只认PCB因此为了保证每个线程栈空间的独立性子线程的栈由用户层动态库提供主线程的栈区就是地址空间的栈区。在多线程中任何一个线程出现异常影响范围都是整个进程如果在某个线程中调用exec系列函数替换程序那么整个进程都会被替换掉。pthread_join的功能为在主线程中等待子线程如果子线程没有被detach且不被主线程等待那么子线程就会出现僵尸问题。有三种方法可以终止线程(1). 线程函数return这种方法不适用于主线程。(2). pthread_exit 函数终止线程函数。(3). pthread_cancel 取消线程被取消的线程不需要被等待如果等待会记录到线程函数返回(void*)-1。如果某个子线程的退出状态不需要关心那么就可以通过pthread_detach分离子线程分离后的线程不应被等待如果被等待那么pthread_join函数就会返回非零错误码。
