多线程编程之Linux线程编程

　9.2 Linux线程编程
　　9.2.1 线程基本编程
　　这里要讲的线程相关操作都是用户空间中的线程的操作。在Linux中，一般pthread线程库是一套通用的线程库，是由POSIX提出的，因此具有很好的可移植性。
　　（1）函数说明。
　　创建线程实际上就是确定调用该线程函数的入口点，这里通常使用的函数是pthread_create（）。在线程创建以后，就开始运行相关的线程函数，在该函数运行完之后，该线程也就退出了，这也是线程退出一种方法。另一种退出线程的方法是使用函数pthread_exit（），这是线程的主动行为。这里要注意的是，在使用线程函数时，不能随意使用exit（）退出函数进行出错处理，由于exit（）的作用是使调用进程终止，往往一个进程包含多个线程，因此，在使用exit（）之后，该进程中的所有线程都终止了。因此，在线程中就可以使用pthread_exit（）来代替进程中的exit（）。
　　由于一个进程中的多个线程是共享数据段的，因此通常在线程退出之后，退出线程所占用的资源并不会随着线程的终止而得到释放。正如进程之间可以用wait（）系统调用来同步终止并释放资源一样，线程之间也有类似机制，那就是pthread_join（）函数。pthread_join（）可以用于将当前线程挂起来等待线程的结束。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源就被收回。
　　前面已提到线程调用pthread_exit（）函数主动终止自身线程。但是在很多线程应用中，经常会遇到在别的线程中要终止另一个线程的执行的问题。此时调用pthread_cancel（）函数实现这种功能，但在被取消的线程的内部需要调用pthread_setcancel（）函数和pthread_setcanceltype（）函数设置自己的取消状态，例如被取消的线程接收到另一个线程的取消请求之后，是接受还是忽略这个请求；如果接受，是立刻进行终止操作还是等待某个函数的调用等。
　　（2）函数格式。
　　表9.1列出了pthread_create（）函数的语法要点。
　　表9.1 pthread_create（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《pthread.h》
　　函数原型int pthread_create （（pthread_t *thread， pthread_attr_t *attr，
　　void *（*start_routine）（void *）， void *arg））
　　函数传入值thread：线程标识符
　　attr：线程属性设置（其具体设置参见9.2.3小节），通常取为NULL
　　start_routine：线程函数的起始地址，是一个以指向void的指针作为参数和返回值的函数指针
　　arg：传递给start_routine的参数
　　函数返回值成功：0
　　出错：返回错误码
　　表9.2列出了pthread_exit（）函数的语法要点。
　　表9.2 pthread_exit（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《pthread.h》
　　函数原型void pthread_exit（void *retval）
　　函数传入值retval：线程结束时的返回值，可由其他函数如pthread_join（）来获取
　　表9.3列出了pthread_join（）函数的语法要点。
　　表9.3 pthread_join（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《pthread.h》
　　函数原型int pthread_join （（pthread_t th， void **thread_return））
　　函数传入值th：等待线程的标识符
　　thread_return：用户定义的指针，用来存储被等待线程结束时的返回值（不为NULL时）
　　函数返回值成功：0
　　出错：返回错误码
　　表9.4列出了pthread_cancel（）函数的语法要点。
　　表9.4 pthread_cancel（）函数语法要点
　　所需头文件#include 《pthread.h》
　　函数原型int pthread_cancel（（pthread_t th）
　　函数传入值th：要取消的线程的标识符
　　函数返回值成功：0
　　出错：返回错误码
　　（3）函数使用。
　　以下实例中创建了3个线程，为了更好地描述线程之间的并行执行，让3个线程重用同一个执行函数。每个线程都有5次循环（可以看成5个小任务），每次循环之间会随机等待1～10s的时间，意义在于模拟每个任务的到达时间是随机的，并没有任何特定规律。
　　/* thread.c */
　　#include 《stdio.h》
　　#include 《stdlib.h》
　　#include 《pthread.h》
　　#define THREAD_NUMBER 3 /*线程数*/
　　#define REPEAT_NUMBER 5 /*每个线程中的小任务数*/
　　#define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 /*小任务之间的最大时间间隔*/
　　void *thrd_func（void *arg）
　　{ /* 线程函数例程 */
　　int thrd_num = （int）arg;
　　int delay_time = 0;
　　int count = 0;
　　printf（“Thread %d is starting\n”， thrd_num）;
　　for （count = 0; count 《 REPEAT_NUMBER; count++）
　　{
　　delay_time = （int）（rand（） * DELAY_TIME_LEVELS/（RAND_MAX）） + 1;
　　sleep（delay_time）;
　　printf（“\tThread %d： job %d delay = %d\n”，
　　thrd_num， count， delay_time）;
　　}
　　printf（“Thread %d finished\n”， thrd_num）;
　　pthread_exit（NULL）;
　　}
　　int main（void）
　　{
　　pthread_t thread［THREAD_NUMBER］;
　　int no = 0， res;
　　void * thrd_ret;
　　srand（time（NULL））;
　　for （no = 0; no 《 THREAD_NUMBER; no++）
　　{
　　/* 创建多线程 */
　　res = pthread_create（&thread［no］， NULL， thrd_func， （void*）no）;
　　if （res ！= 0）
　　{
　　printf（“Create thread %d failed\n”， no）;
　　exit（res）;
　　}
　　}
　　printf（“Create treads success\n Waiting for threads to finish.。.\n”）;
　　for （no = 0; no 《 THREAD_NUMBER; no++）
　　{
　　/* 等待线程结束 */
　　res = pthread_join（thread［no］， &thrd_ret）;
　　if （！res）
　　{
　　printf（“Thread %d joined\n”， no）;
　　}
　　else
　　{
　　printf（“Thread %d join failed\n”， no）;
　　}
　　}
　　return 0;
　　}
　　以下是程序运行结果。可以看出每个线程的运行和结束是独立与并行的。
　　$ 。/thread
　　Create treads success
　　Waiting for threads to finish.。.
　　Thread 0 is starting
　　Thread 1 is starting
　　Thread 2 is starting
　　Thread 1： job 0 delay = 6
　　Thread 2： job 0 delay = 6
　　Thread 0： job 0 delay = 9
　　Thread 1： job 1 delay = 6
　　Thread 2： job 1 delay = 8
　　Thread 0： job 1 delay = 8
　　Thread 2： job 2 delay = 3
　　Thread 0： job 2 delay = 3
　　Thread 2： job 3 delay = 3
　　Thread 2： job 4 delay = 1
　　Thread 2 finished
　　Thread 1： job 2 delay = 10
　　Thread 1： job 3 delay = 4
　　Thread 1： job 4 delay = 1
　　Thread 1 finished
　　Thread 0： job 3 delay = 9
　　Thread 0： job 4 delay = 2
　　Thread 0 finished
　　Thread 0 joined
　　Thread 1 joined
　　Thread 2 joined