线程基本编程
1. 线程简介
为了进一步减少处理机的空转时间，支持多处理器，以及减少上下文切换开销，进程在演化过程中出现了另一个概念------线程。它是进程内独立的一条运行线路，是处理器调度的最小单元，也称为轻量级进程。由于线程的高效性和可操作性，在嵌入式系统开发中应用非常广泛。
一个进程中的多个线程共享的资源有：可执行的指令、静态数据、进程中打开的文件描述符、当前工作目录、用户ID和用户组ID
每个线程私有的资源包括：线程ID（TID）、PC（程序计数器）和相关寄存器、堆栈、错误号、优先级、执行状态和属性
2. 编程说明
Linux中，一般pthread线程库是一套通用的线程库，由POSIX提出的，具有很好的可移植性。pthread线程库提供了如下基本操作：
- 创建线程：确定调用该线程函数的入口点，使用 pthread_create() 函数
- 回收线程：线程退出后释放其所占用的资源，使用 pthread_join() 函数
- 结束线程：退出线程，是线程的主动行为，使用 pthread_exit() 函数
- 线程中结束另一个线程：使用 pthread_cancel() 函数
3. 函数介绍
pthread_create()
/*****pthread_create()函数*****/
函数原型：int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void*),void *arg)
传 入 值：thread 线程标识符
attr 线程属性设置（详见属性介绍章节），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
返 回 值：成功：返回0；失败：返回错误码
pthread_join()
/*****pthread_join()函数*****/
函数原型：int pthread_join(pthread_t th,void **thread_return)
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）
返 回 值：成功：返回0；失败：返回错误码
pthread_exit()
/*****pthread_exit()函数*****/
函数原型：void pthread_exit(void *retval)
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
pthread_cancel()
/*****pthread_cancel()函数*****/
函数原型：int pthread_cancel(pthread_t th)
传 入 值：th 要取消的线程的标识符
返 回 值：成功：返回0；失败：返回错误码
4. 编程实例
以下实例创建了3个线程，为了更好地描述线程之间的并行执行，让3个线程共同用一个执行函数。每个线程都有5次循环，每次循环之间会随机等1~10秒，意义在于模拟每个任务的到达时间是所及的，并没有特定规律
/*****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){
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(){
pthread_t thread[THREAD_NUMBER];
int no = 0,res;
void * thrd_ret;
srand(time(NULL));
for(no = 0;no < THREAD_NUMBER;no++){
res = pthread_create(&thread[no],NULL,thrd_func,(void*)no);
if(res != 0){
printf("Create thread %d failed\n",no);
exit(res);
}
}
printf("Create thread sucess\nWaiting for threads to finish...");
for(no = 0;no < THREAD_NUMBER;no++){
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;
}
以下是运行结果，可看出每个线程的运行和结束时无序、独立与并行的
linux@linux-virtual-machine:~/andy/proc$ ./thread
Create threads sucess
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 0 delay = 6
Thread 2: job 0 delay = 8
Thread 0: job 0 delay = 8
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