Linux多线程 --线程基本API

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POSIX线程库

  与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”开头,要使用这些函数库，要通过引入头文<pthread.h>,而且链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项[Ubuntu系列系统需要添加的是”-pthread”选项而不是”-lpthread”,如Ubuntu 14.04版本]

1.pthread_create

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

创建一个新的线程

参数

  thread:线程ID

  attr:设置线程的属性，一般设置为NULL表示使用默认属性

  start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数

  arg:传给线程启动函数的参数

返回值：成功返回0；失败返回错误码;

错误检查

  UNIX传统的函数:成功返回0，失败返回-1，并且对设置全局变量errno以指定错误类型。然而pthreads函数出错时不会设置全局变量errno（而其他的大部分POSIX函数会设置errno）。而是将错误代码通过返回值返回;

  pthreads同样也提供了线程内的errno变量，对于每一个线程, 都有一个errno的值, 以支持其它使用errno的代码。对于pthreads函数的错误，建议通过返回值进行判定，因为读取返回值要比读取线程内的errno变量的开销更小!

2.pthread_exit

void pthread_exit(void *value_ptr);

线程终止

  value_ptr:指向该线程的返回值；注意：value_ptr不能指向一个局部变量。

3.pthread_join

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

等待线程结束

  value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值(用户获取线程的返回值)

返回值: 成功返回0,失败返回错误码.

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>
 
 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
 
#define ERR_EXIT(m) \
	do \
	{ \
		perror(m); \
		exit(EXIT_FAILURE); \
	}while(0)
	
	
 
void* thread_routine(void *arg)
{
	int i;
	for(i=0;i<20;i++)
	{
		printf(" B ");
		fflush(stdout);
		usleep(20);
		
		if(i==3)
			pthread_exit("when i==3, pthread exit ");
	}
	sleep(3);  //延迟子线程的结束 
	return 0;
}
 
int main()
{
	pthread_t tid;
	int ret;
	// 错误信息通过函数返回
	if ( (ret = pthread_create(&tid,NULL,thread_routine,NULL)) !=0 ) 
	{
	 	fprintf(stderr,"pthread_create:%s\n",strerror(ret));
	 	exit(EXIT_FAILURE);
	}
	int i;   /// 为主线程,打印字母 A 
	for(i=0;i<20;++i)
	{
		printf(" A ");
		fflush(stdout);	// 刷新输出缓冲区
		usleep(20);
	}
	
	// 等待子线程的结束 
	void *value;
	if( (ret = pthread_join(tid,&value)) != 0)
	{
		fprintf(stderr,"pthread_create:%s\n",strerror(ret));
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("\n");
	printf("return message: %s\n",(char*)value);
	return 0;
}

在线程中同样存在僵尸线程，子线程退出，主线程没有pthread_join等待。将线程设置为脱离状态可以避免僵尸线程

4.pthread_self

pthread_t pthread_self(void);

返回线程ID

5.pthread_cancel 
 取消一个执行中的线程，由其他线程执行，属于线程的它杀

    int pthread_cancel(pthread_t  thread);

参数:
    thread: 线程ID
返回值: 成功返回0, 失败返回错误码

6. pthread_detach 函数
 将一个线程分离，避免僵尸线程

    int  pthread_detach(pthread_t thread);

参数:
    thread: 线程ID

返回值: 成功返回0, 失败返回错误码

例：用线程实现回射客户/服务器程序

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <pthread.h>
 
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
 
#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
                perror(m); \
                exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0)
 
void echo_srv(int conn)
{
    char recvbuf[1024];
    while (1)
    {
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
        int ret = read(conn, recvbuf, sizeof(recvbuf));
        if (ret == 0)
        {
            printf("client close\n");
            break;
        }
        else if (ret == -1)
            ERR_EXIT("read");
        fputs(recvbuf, stdout);
        write(conn, recvbuf, ret);
    }
   close(conn);
}
 
void *thread_routine(void *arg)
{
     // 主线程没有调用pthread_join等待线程退出
     //剥离线程，避免产生僵线程    int conn = (int)arg;
     // pthread_self 返回线程ID
     // pthread_detach 分离线程
    pthread_detach(pthread_self());
    int conn = *((int *)arg);  // 将无类型指针强制转换成int* 指针
    free(arg); // 取完值,free掉
    echo_srv(conn); //每个线程处理一个连接,同一个进程没有可监听套接字
    printf("exiting thread ...\n");
    return NULL;
}
 
int main(void)
{
    int listenfd;
    if ((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0)
        ERR_EXIT("socket");
 
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(5188);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 
    int on = 1;
    if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
        ERR_EXIT("setsockopt");
 
    if (bind(listenfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        ERR_EXIT("bind");
    if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0)
        ERR_EXIT("listen");
 
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);
    int conn;
 
    while (1)
    {
        if ((conn = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen)) < 0)
            ERR_EXIT("accept");
 
        printf("ip=%s port=%d\n", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr), ntohs(peeraddr.sin_port));
 
        pthread_t tid;
        //int ret;  /*pthread_create(&tid, NULL, thread_routine, (void*)&conn);*/
        // race condition问题，竟态问题        
        int *p = malloc(sizeof(int));
        *p = conn;
        int ret;
        if ((ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_routine,p)) != 0) 
        //64位系统时指针不是4个字节，不可移植 , 所有使用malloc,               
        {   
        	fprintf(stderr, "pthread_create:%s\n", strerror(ret));                     
            exit(EXIT_FAILURE);                
        }    
    }
}

进程　VS. 线程

进程(pid_t)	线程(pthread_t)
Fork	Pthread_create
Waitpit	Pthread_join/Pthread_detach
Kill	Pthread_cancel
getpid	Pthead_self
Exit/return	Pthread_exit/return
僵尸进程(没有调用wait/waitpid等函数)	僵尸线程(没有调用pthread_join/pthread_detach)