Android C++ 系列：Linux 线程（二）线程原语

1. 创建线程 pthread_create

#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
Compile and link with -lpthread. typedef unsigned long int pthread_t;

• pthread_t *thread:传递一个 pthread_t 变量地址进来，用于保存新线程的 tid(线程 ID)

• const pthread_attr_t *attr:线程属性设置，如使用默认属性，则传 NULL

• void *(*start_routine) (void *):函数指针，指向新线程应该加载执行的函数模块

• void *arg:指定线程将要加载调用的那个函数的参数 返回值:成功返回 0，失败返回错误号。之前介绍的系统函数都是成功返回 0，失败返回-1，而错误号保存在全局变 量 errno 中，而 pthread 库的函数都是通过返回值返回错误号，虽然每个线程也都有一个 errno，但这是为了兼容其 它函数接口而提供的，pthread 库本身并不使用它，通过返回值返回错误码更加清晰。

在一个线程中调用 pthread_create()创建新的线程后，当前线程从 pthread_create() 返回继续往下执行，而新的线程所执行的代码由我们传给 pthread_create 的函数指针 start_routine 决 定。start_routine 函 数 接 收 一 个 参 数， 是 通 过 pthread_create 的 arg 参 数传递给它的，该参数的类型为void *，这个指针按什么类型解释由调用者自己定 义。start_routine 的返回值类型也是void *，这个指针的含义同样由调用者自己定义。start_routine 返回时，这个线程就退出了，其它线程可以调用 pthread_join 得到 start_routine 的返回值，类似于父进程调用 wait(2)得到子进程的退出状态，下面会详细介绍 pthread_join。

pthread_create 成功返回后，新创建的线程的 id 被填写到 thread 参数所指向的内存单元。我们知道进程 id 的类型是 pid_t，每个进程的 id 在整个系统中是唯一的，调用 getpid(2) 可以获得当前进程的 id，是一个正整数值。线程 id 的类型是 thread_t，它只在当前进程中保证是唯一的，在不同的系统中 thread_t 这个类型有不同的实现，它可能是一个整数值， 也可能是一个结构体，也可能是一个地址，所以不能简单地当成整数用 printf 打印，调用 pthread_self(3)可以获得当前线程的 id。

attr 参数表示线程属性，我们不深入讨论线程属性，所有代码例子都传 NULL 给 attr 参数，表示线程属性取缺省值，感兴趣的朋友可以参考[APUE2e]。

2. pthread_self

获取调用线程 tid

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

思考:pthread_self 获得的 tid 和 pthread_create 函数里得到 tid 是否会出现不一致?

首先看一个简单的例子:

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>pthread_t ntid;void printids(const char *s) {  pid_t pid;   pthread_t tid;  pid = getpid();  tid = pthread_self();  printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", s,     (unsigned int)pid,(unsigned int)tid,       (unsigned int)tid);}void *thr_fn(void *arg) {  printids(arg);  return NULL; }int main(void) {  int err;  err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, "new thread: ");   if (err != 0) {    fprintf(stderr, "can't create thread: %s\n", strerror(err));    exit(1); }  printids("main thread:");   sleep(1);  return 0; }

由于 pthread_create 的错误码不保存在 errno 中，因此不能直接用 perror(3)打印错误信 息，可以先用 strerror(3)把错误码转换成错误信息再打印。

如果任意一个线程调用了 exit 或_exit，则整个进程的所有线程都终止，由于从 main 函 数 return 也相当于调用 exit，为了防止新创建的线程还没有得到执行就终止，我们在 main 函 数 return 之前延时 1 秒，这只是一种权宜之计，即使主线程等待 1 秒，内核也不一定会调度新 创建的线程执行，后面我们会看到更好的办法。

3. pthread_exit

调用线程退出函数，注意和 exit 函数的区别，任何线程里 exit 导致进程退出，其他线程 未工作结束，主控线程退出时不能 return 或 exit。

需要注意，pthread_exit 或者 return 返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是 用 malloc 分配的，不能在线程函数的栈上分配，因为当其它线程得到这个返回指针时线程函 数已经退出了。

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

• void *retval:线程退出时传递出的参数，可以是退出值或地址，如是地址时，不能是线程内部申请的局部地址。

4. pthread_join

#include <pthread.h>int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);pthread_t thread:回收线程的tid

• void **retval:接收退出线程传递出的返回值

• 返回值:成功返回 0，失败返回错误号

调用该函数的线程将挂起等待，直到 id 为 thread 的线程终止。thread 线程以不同的方法终止，通过 pthread_join 得到的终止状态是不同的，总结如下:

• 如果 thread 线程通过 return 返回，retval 所指向的单元里存放的是 thread 线程函数的返 回值。

• 如果 thread 线程被别的线程调用 pthread_cancel 异常终止掉，retval 所指向的单元里存 放的是常数 PTHREAD_CANCELED。

• 如果 thread 线程是自己调用 pthread_exit 终止的，retval 所指向的单元存放的是传给 pthread_exit 的参数。

• 如果对 thread 线程的终止状态不感兴趣，可以传 NULL 给 retval 参数。

5. pthread_cancel

在进程内某个线程可以取消另一个线程。

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

被取消的线程，退出值，定义在 Linux 的 pthread 库中常数 PTHREAD_CANCELED 的值是-1。 可以在头文件 pthread.h 中找到它的定义:

 #define PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)

实例：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>void *thr_fn1(void *arg) {  printf("thread 1 returning\n");  return (void *)1; }void *thr_fn2(void *arg) {  printf("thread 2 exiting\n");  pthread_exit((void *)2); }void *thr_fn3(void *arg) {  while(1) {    printf("thread 3 writing\n");    sleep(1);   }}int main(void) {  pthread_t tid;   void *tret;  pthread_create(&tid, NULL, thr_fn1, NULL); pthread_join(tid, &tret);  printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);  pthread_create(&tid, NULL, thr_fn2, NULL); pthread_join(tid, &tret);  printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);  pthread_create(&tid, NULL, thr_fn3, NULL); sleep(3);  pthread_cancel(tid);  pthread_join(tid, &tret);  printf("thread 3 exit code %d\n", (int)tret);  return 0; }

6. pthread_detach

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

pthread_t tid:分离线程 tid 返回值:成功返回 0，失败返回错误号。

一般情况下，线程终止后，其终止状态一直保留到其它线程调用 pthread_join 获取 它的状态为止。但是线程也可以被置为 detach 状态，这样的线程一旦终止就立刻回收 它占用的所有资源，而不保留终止状态。不能对一个已经处于 detach 状态的线程调用 pthread_join，这样的调用将返回 EINVAL。如果已经对一个线程调用了 pthread_detach 就不 能再调用 pthread_join 了。

示例：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> #include <string.h>void *thr_fn(void *arg){  int n = 3;  while (n--) {    printf("thread count %d\n", n);     sleep(1);  }  return (void *)1; }int main(void) {  pthread_t tid;   void *tret;   int err;  pthread_create(&tid, NULL, thr_fn, NULL); //第一次运行时注释掉下面这行，第二次再打开，分析两次结果          pthread_detach(tid);  while (1) {    err = pthread_join(tid, &tret);     if (err != 0)      fprintf(stderr, "thread %s\n", strerror(err));     else      fprintf(stderr, "thread exit code %d\n", (int)tret);     sleep(1);  }  return 0; }

7. pthread_equal

比较两个线程是否相等

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

8. 总结

本文介绍了 linux 线程相关的七个函数：创建线程 pthread_create、pthread_self、pthread_exit、pthread_join、pthread_cancel、pthread_detach、pthread_equal。