linux线程的创建、退出、等待、取消、分离

进程与线程

• 进程是计算机拥有资源的基本单位；线程是计算机调度的基本单位，是CPU分配时间片的基本单元
• 一个进程可以拥有>=1个线程，同一进程的多个线程共享地址空间，文件描述符，每种信号的处理方式，当前工作目录，用户ID和组ID。每个线程私有线程号，寄存器（程序计数器，栈指针），堆栈，信号屏蔽字，调度优先级，线程私有的存储空间。
• 线程引入原因：
  • 创建属于同一进程的另一线程比创建另一个进程花费小很多。
  • 同一进程内线程切换速度快。
  • 线程通信更加简单，不需要通过操作系统。

API

线程创建

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t * thread,const pthread_attr_t * attr,
                    void *(*start_routine)(void *),void * arg);

参数	意义
thread	指向线程标识符的指针，用来存储线程标识符
attr	设置线程属性，主要设置与栈相关的属性，一般情况下该参数设置为NULL，新的线程将使用系统默认的属性
start_routine	线程运行函数的起始地址，即在此线程中运行哪些代码
arg	运行函数的参数地址

返回值：成功：0，错误：出错编号。
pthread不是Linux系统默认的库而是POSIX线程库。在Linux中将其作为一个库来使用，因此编译时需要加上-pthread以显式链接该库

获取线程当前ID

include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

返回线程ID
线程标识符在进程中是唯一的，即分别属于两不同进程的两个线程可能有相同的线程标识符

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void * thr_fun(void * arg)
{

    cout << "Im thread" << endl;
    return((void*)0);
}

int main()
{

    int ret;
    pthread_t ntid;
    
    ret = pthread_create(&ntid,NULL,thr_fun,NULL);
    if(ret != 0)
    {
        perror("pthreadcreate");
        exit(1);
    }
    sleep(2);   //attention
    exit(0);
}

线程退出与等待

• 线程退出
  线程主动结束

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void * retval);

retval:返回信息

主线程用pthread_exit还是return
用pthread_exit只会使主线程自身退出，产生的子线程继续执行；用return则所有线程退出。

• 线程等待

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);

参数表：
thread: 要等待的线程的pid
retval:用来存储被等待线程的返回值
返回0：成功；返回错误号：失败
主线程阻塞自己，等待子线程结束，然后回收子线程资源

示例代码:

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void * thr_fun(void * arg)
{

    int i = 5;
    while(i>0)
    {
        sleep(1);
        cout << "thread " <<pthread_self()<<" is running"<< endl;
        i--;
    }
    pthread_exit((void *)"testtest");//返回出错信息
}

int main()
{

    int ret;
    void * thread1_ret;
    pthread_t thread1;
    ret = pthread_create(&thread1,NULL,thr_fun,NULL);
    if(ret != 0)
    {
        perror("pthreadcreate");
        exit(1);
    }
    
    pthread_join(thread1,&thread1_ret);//获取出错信息
    cout <<(char*)thread1_ret << endl;
    exit(0);
}

线程终止

#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

示例代码

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void * thr_fun(void * arg)
{

    cout << "thread " <<pthread_self()<<" will running for 5 seconds"<< endl;
    int i = 5;
    while(i>0)
    {
        sleep(1);
        cout << "thread " <<pthread_self()<<" is running"<< endl;
        i--;
    }
    return((void*)0);
}

int main()
{

    int ret;
    pthread_t thread1;

    ret = pthread_create(&thread1,NULL,thr_fun,NULL);
    if(ret != 0)
    {
        perror("pthreadcreate");
        exit(1);
    }

    sleep(4);
    cout << "cancel thread " << thread1 << "!" << endl;

    ret = pthread_cancel(thread1);
    if(ret != 0)
    {
        perror("pthreadcancel");
        exit(1);
    }
    ret = pthread_join(thread1,NULL);
    if(ret != 0)
    {
        perror("pthreadJOIN");
        exit(1);
    }
    exit(0);
}

取消状态设置

可以设置线程能否被取消和取消后是否立即执行

• 取消状态设置

#include <pthread.h>
int pthread_setcancelstate(int state,int * oldstate);

参数表
state:PTHREAD_CANCEL_DISABLE或者PTHREAD_CANCEL_ENABLE
oldstate:指针类型，上一次取消状态的指针，可设NULL

• 取消类型设置（取消是否立即生效）

#include <pthread.h>
int pthread_setcanseltype(int type,int old *type)

type:PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS立即取消
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED等待事件（如pthread_join时）才取消

线程分离

在任何一个时间点上，线程是可结合的（joinable），或者是分离的（detached）。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死,只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源；在被其他线程回收之前，它的存储器资源（如栈）是不释放的。相反，一个分离的线程是不能被其他线程回收或杀死的，它的存储器资源在它终止时由系统自动释放。因此为了避免内存泄漏，所有线程的终止，要么已设为DETACHED，要么就需要使用pthread_join()来回收

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t threadID);

返回0成功，错误号失败
分离后不可以再合并。该操作不可逆

综合以上要想让子线程总能完整执行（不会中途退出），

• 一种方法是在主线程中调用pthread_join对其等待，即pthread_create/pthread_join/pthread_exit或return；
• 一种方法是在主线程退出时使用pthread_exit，这样子线程能继续执行，即pthread_create/pthread_detach/pthread_exit；
• 还有一种是pthread_create/pthread_detach/return，这时就要保证主线程不能退出，至少是子线程完成前不能退出。

---

注：很多地方参照了黄茹老师主编的《Linux环境高级程序设计》