在现代计算机系统中，多线程编程已经成为一种常见的技术。多线程编程可以充分利用计算机的多核处理器，提高程序的并发性和性能。在Linux系统中，提供了一系列的线程操作函数，用于创建、管理和控制线程。本文将介绍Linux系统编程中常用的线程操作函数，包括pthread_exit、pthread_join、pthread_cancel和pthread_detach。通过学习这些函数的用法，我们可以更好地理解和掌握多线程编程的技巧，提高程序的效率和可靠性。
介绍
在Linux系统编程中，线程是一种轻量级的执行单元，与进程共享同一地址空间，可以并发地执行任务。线程操作是多线程编程中常用的一些函数，包括pthread_exit、pthread_join、pthread_cancel和pthread_detach等。本文将详细介绍这些函数的用法和特点。
1. pthread_exit函数
作用：
pthread_exit函数用于线程的退出，它可以在任何地方调用，使得线程提前结束执行。
原型：
void pthread_exit(void *retval);
参数和返回值：
其中，retval是线程的返回值，可以是任意类型的指针。线程通过调用pthread_exit()函数来终止自身的执行，并将retval作为返回值传递给父线程或者等待该线程的线程。
使用示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *thread_func(void *arg) {
int value = *(int *)arg;
printf("Thread value: %d\n", value);
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t tid;
int value = 10;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, &value);
pthread_join(tid, NULL);
printf("Main thread exit\n");
return 0;
}
在上述示例中，通过pthread_create函数创建一个新的线程，传递了一个整数值给线程函数thread_func。线程函数中打印了这个整数值，并通过pthread_exit函数退出线程。在主线程中，通过pthread_join函数等待子线程结束。
2. pthread_join函数
作用：
pthread_join()函数用于等待一个线程的结束，并获取线程的返回值。它可以阻塞调用线程，直到被等待的线程结束。
原型：
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
参数：
- thread: 要等待的线程的标识符。
- retval: 一个指向指针的指针，用于接收线程的返回值。
返回值：
- 成功时，返回0。
- 失败时，返回错误码。
示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *thread_func(void *arg) {
int *value = (int *)arg;
printf("Thread value: %d\n", *value);
*value = *value * 2;
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t tid;
int value = 10;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, (void *)&value);
pthread_join(tid, NULL);
printf("Main value: %d\n", value);
return 0;
}
在上述示例中，主线程创建了一个新的线程，并传递了一个整数值10作为参数。新线程的线程函数thread_func将打印接收到的参数值，并将其乘以2后退出。主线程调用pthread_join()函数等待新线程的结束，并获取其返回值。最后，主线程打印接收到的参数值，并输出乘以2后的值。
解释：
- 主线程创建了一个新线程，并传递了一个整数值10作为参数。
- 新线程的线程函数
thread_func接收到参数值10，并打印出来。 - 线程函数将参数值乘以2，并通过
pthread_exit()函数退出。 - 主线程调用
pthread_join()函数等待新线程的结束。 - 主线程获取新线程的返回值，但此处没有使用，因此传递了NULL。
- 主线程打印接收到的参数值10，并输出乘以2后的值20。
- 程序结束。
通过pthread_join()函数，主线程可以等待子线程的结束，并获取其返回值，从而实现线程间的同步和数据交换。
3. pthread_cancel函数
作用：
pthread_cancel()函数用于取消一个线程的执行。它向指定的线程发送一个取消请求，但并不保证线程会立即终止。
原型：
int pthread_cancel(pthread_t thread);
参数：
- thread: 要取消的线程的标识符。
返回值：
- 成功时，返回0。
- 失败时，返回错误码。
示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *thread_func(void *arg) {
int i;
for (i = 0; i < 5; i++) {
printf("Thread: %d\n", i);
sleep(1);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
sleep(3);
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, NULL);
printf("Thread cancelled\n");
return 0;
}
在上述示例中，主线程创建了一个新的线程，新线程的线程函数thread_func会每隔1秒打印一个数字，总共打印5次。主线程在等待3秒后，调用pthread_cancel()函数取消新线程的执行。然后，主线程调用pthread_join()等待新线程的结束，并打印出线程被取消的消息。
解释：
- 主线程创建了一个新线程，并调用
pthread_create()函数。 - 新线程的线程函数
thread_func会每隔1秒打印一个数字，总共打印5次。 - 主线程等待3秒后，调用
pthread_cancel()函数取消新线程的执行。 - 主线程调用
pthread_join()函数等待新线程的结束。 - 新线程被取消后，主线程打印出线程被取消的消息。
- 程序结束。
通过pthread_cancel()函数，可以向指定的线程发送取消请求，但并不保证线程会立即终止。被取消的线程需要在适当的地方检查取消请求，并根据需要进行清理操作。
4. pthread_detach函数
作用：
pthread_detach()函数用于将一个线程设置为分离状态，使其在终止时自动释放资源，无需其他线程调用pthread_join()函数来等待其结束。
原型：
int pthread_detach(pthread_t thread);
参数：
- thread: 要设置为分离状态的线程的标识符。
返回值：
- 成功时，返回0。
- 失败时，返回错误码。
示例：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *thread_func(void *arg) {
printf("Thread started\n");
sleep(2);
printf("Thread finished\n");
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
pthread_detach(tid);
sleep(3);
printf("Main thread finished\n");
return 0;
}
在上述示例中，主线程创建了一个新的线程，并调用pthread_create()函数。新线程的线程函数thread_func会在开始时打印一条消息，然后睡眠2秒后再打印一条消息。主线程在创建新线程后，调用pthread_detach()函数将其设置为分离状态。然后，主线程睡眠3秒后打印一条消息，并结束。
解释：
- 主线程创建了一个新线程，并调用
pthread_create()函数。 - 新线程的线程函数
thread_func在开始时打印一条消息。 - 主线程调用
pthread_detach()函数将新线程设置为分离状态。 - 新线程睡眠2秒后打印一条消息。
- 主线程睡眠3秒后打印一条消息。
- 程序结束。
通过pthread_detach()函数，可以将一个线程设置为分离状态，使其在终止时自动释放资源，无需其他线程调用pthread_join()函数来等待其结束。这对于不需要等待线程结束的情况非常有用。
总结
本文介绍了Linux系统编程中的线程操作函数，包括pthread_exit、pthread_join、pthread_cancel和pthread_detach。这些函数提供了对线程的控制和管理，能够实现线程的退出、等待、取消和分离等功能。熟练掌握这些函数的用法，对于多线程编程非常重要。