Linux 多线程详解 —— 线程创建、终止、等待、分离

线程创建

接口：int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数解释

• thread：线程标识符，是一个出参

• attr：线程属性

• star_routine：函数指针，保存线程入口函数的地址

• arg：给线程入口函数传参

返回值：成功返回 0，失败返回 error number

详解：

• 第一个参数是 pthread_t 类型的指针， 线程创建成功的话，会将分配的线程 ID 填入该指针指向的地址。 线程的后续操作将使用该值作为线程的唯一标识。

• 第二个参数是 pthread_attr_t 类型， 通过该参数可以定制线程的属性， 比如可以指定新建线程栈的大小、 调度策略等。 如果创建线程无特殊的要求， 该值也可以是 NULL， 表示采用默认属性。

• 第三个参数是线程需要执行的函数。 创建线程， 是为了让线程执行一定的任务。 线程创建成功之后， 该线程就会执行 start_routine 函数， 该函数之于线程， 就如同 main 函数之于主线程。

• 第四个参数是新建线程执行的 start_routine 函数的入参。

pthread_create 错误码及描述：

传入参数 arg 的选择

不要使用临时变量传参，使用堆上开辟的变量可以。

例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>

void *ThreadWork(void *arg){  int *p = (int*)arg;  printf("i am work thread:%p,   data:%d\n",pthread_self(),*p);  pthread_exit(NULL);}
int main(){  int i = 1;  pthread_t tid;  int ret = pthread_create(&tid,NULL,ThreadWork,(void*)&i);//不要传临时变量，这里是示范  if(ret != 0)  {    perror("pthread_create");    return -1;  }  while(1)  {    printf("i am main work thread\n");    sleep(1);  }  return 0;}

线程 ID 以及进程地址空间

线程获取自身的 ID：

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

判断两个线程 ID 是否对应着同一个线程：

#include <pthread.h>int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

返回为 0 时，则表示两个线程为同一个线程，非 0 时，表示不是同一个线程。

用户调用 pthread_create 函数时， 首先要为线程分配线程栈， 而线程栈的位置就落在共享区。 调用 mmap 函数为线程分配栈空间。 pthread_create 函数分配的 pthread_t 类型的线程 ID， 不过是分配出来的空间里的一个地址， 更确切地说是一个结构体的指针。

即：

线程注意点

线程 ID 就有可能会被复用：

1.线程退出。

2.线程组的其他线程对该线程执行了 pthread_join， 或者线程退出前将分离状态设置为已分离。

3.再次调用 pthread_create 创建线程。

线程创建出来的默认值

线程创建的第二个参数是 pthread_attr_t 类型的指针， pthread_attr_init 函数会将线程的属性重置成默认值。

线程属性及默认值：

如果确实需要很多的线程， 可以调用接口来调整线程栈的大小：

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr,size_t stacksize);int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr,size_t *stacksize);

线程终止

线程终止，但进程不会终止的方法：

• 入口函数的 return 返回，线程就退出了

• 线程调用 pthread_exit(NULL)，谁调用谁退出

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

参数：retval 是返回信息，”临终遗言“，可以给可以不给

该变量不能使用临时变量。

可使用：全局变量、堆上开辟的空间、字符串常量。

pthread_exit 和线程启动函数（start_routine） 执行 return 是有区别的。 在 start_routine 中调用的任何层级的函数执行 pthread_exit（） 都会引发线程退出， 而 return， 只能是在 start_routine 函数内执行才能导致线程退出。

• 其它线程调用了 pthread_cancel 函数取消了该线程

int pthread_cancel(pthread_t thread);

thread：线程标识符

调用该函数的执行流可以取消其它线程，但是需要知道其它线程的线程标识符，也可以执行流自己取消自己，传入自己的线程标识符。

如果线程组中的任何一个线程调用了 exit 函数， 或者主线程在 main 函数中执行了 return 语句， 那么整个线程组内的所有线程都会终止。

线程等待

线程等待接口

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

调用该函数，该执行流在等待线程退出的时候，该执行流是阻塞在 pthread_joind 当中的。

线程等待和进程等待的不同

1. 第一点不同之处是进程之间的等待只能是父进程等待子进程， 而线程则不然。线程组内的成员是对等的关系， 只要是在一个线程组内， 就可以对另外一个线程执行连接（join） 操作。

2. 第二点不同之处是进程可以等待任一子进程的退出 ， 但是线程的连接操作没有类似的接口， 即不能连接线程组内的任一线程， 必须明确指明要连接的线程的线程 ID。

pthread_join()错误码：

为什么要等待退出的线程？

如果不连接已经退出的线程， 会导致资源无法释放。 所谓资源指的又是什么呢？

1. 已经退出的线程， 其空间没有被释放， 仍然在进程的地址空间之内。

2. 新创建的线程， 没有复用刚才退出的线程的地址空间。

如果不执行连接操作， 线程的资源就不能被释放， 也不能被复用， 这就造成了资源的泄漏。

纵然调用了 pthread_join， 也并没有立即调用 munmap 来释放掉退出线程的栈， 它们是被后建的线程复用了。 释放线程资源的时候， 若进程可能再次创建线程， 而频繁地 munmap 和 mmap 会影响性能， 所以将该栈缓存起来， 放到一个链表之中， 如果有新的创建线程的请求， 会首先在栈缓存链表中寻找空间合适的栈， 有的话， 直接将该栈分配给新创建的线程。

例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <sys/syscall.h>
void *ThreadWork(void *arg){  int *p = (int*)arg;  printf("pid :  %d\n",syscall(SYS_gettid));  printf("i am work thread:%p,   data:%d\n",pthread_self(),*p);  sleep(3);  pthread_exit(NULL);}
int main(){  int i = 1;  pthread_t tid;  int ret = pthread_create(&tid,NULL,ThreadWork,(void*)&i);//不要传临时变量，这里是示范  if(ret != 0)  {    perror("pthread_create");    return -1;  }  pthread_join(tid,NULL);//线程等待  while(1)  {    printf("i am main work thread\n");    sleep(1);  }  return 0;}

线程分离

接口：#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread);

默认情况下， 新创建的线程处于可连接（Joinable） 的状态， 可连接状态的线程退出后， 需要对其执行连接操作， 否则线程资源无法释放， 从而造成资源泄漏。

如果其他线程并不关心线程的返回值， 那么连接操作就会变成一种负担： 你不需要它， 但是你不去执行连接操作又会造成资源泄漏。 这时候你需要的东西只是：线程退出时， 系统自动将线程相关的资源释放掉， 无须等待连接。

可以是线程组内其他线程对目标线程进行分离， 也可以是线程自己执行 pthread_detach 函数。

线程的状态之中， 可连接状态和已分离状态是冲突的， 一个线程不能既是可连接的， 又是已分离的。 因此， 如果线程处于已分离的状态， 其他线程尝试连接线程时， 会返回 EINVAL 错误。

pthread_detach 错误码：

注意：这里的已分离不是指线程失去控制，不归线程组管，而是指线程退出后，系统会自动释放线程资源。若是线程组内的任意线程执行了 exit 函数，即使是已分离的线程，也仍会收到影响，一并退出。

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