线程的创建、等待、分离、终止
本文所实现的所有线程均是POSIX标准的用户级线程。
一. POSIX线程库
1.与线程有关的函数构成了一个系列，绝大多数的名字都是以“pthread_”打头的
2.要使用这些函数库，必须引入头文件“#include<pthread.h>"
3.链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项
二. 线程控制
1. 创建线程
（1）函数原型：
（2）函数功能：创建一个新线程
（3）函数参数：
1）thread：输出型参数，用于返回新创建的线程id
2）attr：设置线程的属性，为NULL时表示使用默认属性
3）start_routine：函数指针，指向线程启动后要执行的函数
4）arg：传给线程启动后要执行函数的参数
（4）函数返回值：成功返回0，失败返回错误码
（5）测试代码：
//线程的创建
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void* thread_run(void* arg)//传入线程创建的函数
{
while(1)
{
printf("I am thread 1\n");
sleep(2);
}
}
int main()
{
pthread_t tid;//无符号长整型
//新线程去执行thread_run函数
int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_run, "thread 1");//这里给thread_run传入的参数为一个字符串
//这之后的是主线程在执行
while(1)
{
printf("I am main thread\n");
sleep(1);
}
return 0;
}
运行结果：
可以看到，该程序创建好之后，有两个执行流，主线程执行一个循环，新线程执行一个循环。这样的情况在单线程的程序结果中是不可能出现的。
2.线程等待
与进程等待类似，线程也需要等待。因为退出的线程空间不会被释放，仍然在进程的地址空间中，且创建其他新的线程不会复用已退出线程的地址空间。
（1）函数原型：
（2）函数功能：主线程等待新线程结束退出，这里是阻塞式等待
（3）函数参数：
1）thread：线程id
2）retval：输出型参数，用于存放线程的退出信息
（4）函数返回值：成功返回0，失败返回错误码
注意，thread函数以不同方式终止，得到的终止状态是不同的：
若thread线程通过return返回，retval指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值；
若thread线程被别的函数调用pthread_cancel异常终止掉，retval指向的单元里存放的是常数PTHREAD_CANCELED，其中，该常数是（void*)-1；
若
thread线程是自己调用pthread_exit终止的，retval指向的单元里存放的是传给pthread_exit的参数；
若对thread线程的退出信息不在意，可传入NULL。
（5）测试代码：
//线程的等待
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void* thread_run(void* arg)//传入线程创建的函数
{
//pthread_self函数用于获得当前线程id
printf("I am %s, id is %lu\n", (char*)arg, pthread_self());
sleep(2);
return ((void*)132);
}
int main()
{
pthread_t tid;//无符号长整型
//新线程去执行thread_run函数
int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_run, "thread 1");//这里给thread_run传入的参数为一个字符串
//这之后的是主线程在执行
printf("new: thread id id %lu\n", tid);
printf("main: thread id id %lu\n", pthread_self());
void* ptr;
//这里阻塞式等待
pthread_join(tid, &ptr);
printf("main thread run, new thread ret: %d\n", (int)ptr);
return 0;
}
运行结果：
可以看到，主线程等待，看到新线程的退出码为132。
3. 线程分离
默认状态下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，要对其进行等待操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。但是，若系统不关心新创建线程的返回值，等待是一种负担，这种时候我们就可以对新创建的线程进行分离操作。分离后的线程，在退出时，会自动释放系统资源。
（1）函数原型：
（2）函数功能：分离线程，使得在其退出后，自动释放系统资源
（3）函数参数：
thread：要进行分离操作的线程id
（4）函数返回值：成功返回0，失败返回错误码
注：
可以是线程组内其他进程对目标进程进行分离，也可以是线程自己分离；
joinable与分离是冲突的，线程不可能又是joinable又是分离的；
不论线程怎么折腾，只有线程出现异常，无论是否分离，进程都会出问题。
（5）测试代码：
//所有线程的pid都是进程的pid，均相同
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void* thread_run(void* arg)//传入线程创建的函数
{
const char* msg = (const char*)arg;
printf("%s: tid:%#x, pid:%d\n", msg, pthread_self(), getpid());
sleep(3);
//pthread_detach(pthread_self());//自己分离自己
//只要线程异常，不论是否分离，都会影响进程
int *a;
*a = 10;
}
int main()
{
pthread_t tid;//无符号长整型
pthread_create(&tid, NULL, thread_run, "thread 1");
//分离后再join，就会出错
pthread_detach(tid);
while(1)
{
printf("I am main thread\n");
sleep(1);
}
////sleep(2);
//int ret = pthread_join(tid, NULL);//不关心线程退出信息
//printf("ret: %d\n", ret);
return 0;
}
运行结果：
可以看到，即使我们分离了新线程，进程最后还是会出现段错误。
4. 线程终止
如果要终止线程而不终止进程，我们有三种办法：
（1）从线程函数调用return。这种方法对主线程不适用，因为从main函数调用return相当于进程退出；
（2）调用pthread_exit终止自己。不适用于main函数，main函数必须要以进程方式退出；
1）函数原型：
2）函数功能：使得线程终止
3）函数参数：
retval：
该线程退出时的退出码，即该线程调用函数start_routine的返回值
注意：参数retval不要指向一个局部变量，因为当线程的调用函数退出时，局部变量也销毁了。
4）函数返回值：无返回值，跟线程一样，线程自己终止自己时无法返回到它的调用者（自身）
5）测试代码：
//线程的终止
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void* thread_run(void* arg)//传入线程创建的函数
{
//pthread_self函数用于获得当前线程id
printf("I am %s, id is %lu\n", (char*)arg, pthread_self());
pthread_exit((void*)99);
//exit(123);//exit用于进程退出
}
int main()
{
pthread_t tid;//无符号长整型
//新线程去执行thread_run函数
int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_run, "thread 1");//这里给thread_run传入的参数为一个字符串
//这之后的是主线程在执行
void* ptr;
//这里阻塞式等待,获得线程退出信息
pthread_join(tid, &ptr);
printf("main thread run, new thread ret: %d\n", (int)ptr);
return 12;
}
运行结果：
（3）一个线程可以调用pthread_cancel函数终止同一进程中的另一线程
1）函数原型：
2）函数功能：取消一个执行中的线程，尽量不要用于取消自己
3）函数参数：
thread：线程id
4）函数返回值：成功返回0，失败返回错误码
5）测试代码：
//线程的终止
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void* thread_run(void* arg)//传入线程创建的函数
{
//pthread_self函数用于获得当前线程id
printf("I am %s, id is %lu\n", (char*)arg, pthread_self());
pthread_cancel(pthread_self());//线程取消自己
//sleep(3);
//pthread_exit((void*)99);
//exit(123);//exit用于进程退出
}
int main()
{
pthread_t tid;//无符号长整型
//新线程去执行thread_run函数
int ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_run, "thread 1");//这里给thread_run传入的参数为一个字符串
//这之后的是主线程在执行
//sleep(2);
//pthread_cancel(tid);//取消线程
void* ptr;
//这里阻塞式等待,获得线程退出信息
pthread_join(tid, &ptr);
printf("main thread run, new thread ret: %d\n", (int)ptr);
return 12;
}
运行结果：
若是在新线程的执行函数中取消自己，运行结果为：
若是让主线程取消新创建的线程，运行结果为：
注意：
1.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malloc分配的，不能在线程函数的栈上分配，因为当其他线程函数得到这个返回指针的时候线程函数已经退出了；
2.exit用于进程退出，并不能用于线程退出；