UNIX环境编程学习笔记（26）——多线程编程(一)：创建和终止线程

lienhua34
2014-11-08

在进程控制三部曲中我们学习了进程的创建、终止以及获取终止状态等的进程控制原语。线程的控制与进程的控制有相似之处,在表 1中我们列出了进程和线程相对应的控制原语。

表 1: 进程原语和线程原语的比较

进程原语	线程原语	描述
fork	pthread_create	创建新的控制流
exit	pthread_exit	从现有的控制流中退出
waitpid	pthread_join	从控制流中得到退出状态
atexit	pthread_cleanup_push	注册在退出控制流时调用的函数
getpid	pthread_self	获取控制流的 ID
abort	pthread_cancel	请求控制流的非正常退出

1 线程

每个线程都有一个线程 ID,线程只在它所属的进程环境中有效。线程ID 使用pthread_t 表示。可以通过调用pthread_self 函数获取线程自身的线程 ID,

#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

返回值:调用线程的线程ID

线程 ID 不一定是一个非负整数,也有可能是一个结构体。所以,要对比两个线程是否相同,必须使用pthread_equal 函数来进行,

#include <pthread.h>

int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);

返回值:若相等则返回非0值,否则返回0

2 线程的创建

可以通过调用pthread_create 来创建新的线程,

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);

返回值:若成功则返回0,否则返回错误编码

其中,参数 tidp 用于返回成功创建的新线程的线程 ID。参数 attr 用于定制各种不同的线程属性,如果设置为 NULL,表示创建一个默认属性的线程。成功创建的新线程将从参数start_rtn 所指向的函数开始执行,该函数接收一个 void * 的参数 arg,并返回一个 void * 的返回值。

注意:pthread_create 失败的时候返回的是错误编码,表示我们可以通过调用 strerror 函数来获取具体的错误信息。

下面我们来看一个创建新进程的例子,

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

void *
my_thread(void *arg)
{
  printf("in new thread. tid: %u\n", (unsigned int)pthread_self());
  return ((void *)0);
}

int
main(void)
{
  int err;
  pthread_t tid;

  err = pthread_create(&tid, NULL, my_thread, NULL);
  if ( err != 0) {
    printf("can't create thread: %s\n", strerror(err));
    exit(-1);
  }
  printf("in main thread: %u\n", (unsigned int)pthread_self());
  sleep(1);
  exit(0);
}

编译该程序,生成并执行文件pthread_create_demo。从下面的运行结果,我们可以看到在 main 函数和my_thread 函数打印的线程 ID 是不一样的。

lienhua34:demo$ gcc -o pthread_create_demo -pthread pthread_create_demo.c
lienhua34:demo$ ./pthread_create_demo
in main thread: 3076478720
in new thread. tid: 3076475712

3 线程终止

如果进程中的任一线程调用了exit、_Exit 或_exit 函数,那么整个进程都将会终止。那如果我们只是想单独的终止一个线程呢?有三种方式,

1. 线程从启动例程中返回,返回值即为线程的退出码。

2. 被同一个进程中的其他线程取消。

3. 线程调用函数pthread_exit。

pthread_exit 函数的声明如下,

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *rval_ptr);

进程中其它线程可以通过调用pthread_join 来获取指定线程的退出码。

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t tid, void **rval_ptr);

返回值:若成功则返回0,否则返回错误编号

pthread_join 函数会使调用线程一直阻塞,直到指定的线程终止。如果指定线程只是从它的启动例程中返回,rval_ptr 将包含返回码。如果线程被取消,由rval_ptr 指定的内存单元将被置为PTHREAD_CANCELED。

下面我们来看一个线程终止的例子,

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

void *
thr_fn1(void *arg)
{
  printf("in thread 1\n");
  return ((void *)1);
}

void *
thr_fn2(void *arg)
{
  printf("in thread 2\n");
  pthread_exit((void *)2);
}

int
main(void)
{
  int err;
  pthread_t tid1, tid2;
  void *tret;
  
  err = pthread_create(&tid1, NULL, thr_fn1, NULL);
  if ( err != 0) {
    printf("can't create thread 1: %s\n", strerror(err));
    exit(-1);
  }

  err = pthread_create(&tid2, NULL, thr_fn2, NULL);
  if (err != 0) {
    printf("can't create thread 2: %s\n", strerror(err));
    exit(-1);
  }

  err = pthread_join(tid1, &tret);
  if (err != 0) {
    printf("can't join with thread 1: %s\n", strerror(err));
    exit(-1);
  }
  printf("thread 1 exit code: %d\n", (int)tret);

  err = pthread_join(tid2, &tret);
  if (err != 0) {
    printf("can't join with thread 2: %s\n", strerror(err));
    exit(-1);
  }
  printf("thread 2 exit code: %d\n", (int)tret);
  
  exit(0);
}

编译该程序,生成并执行文件pthread_exit_demo,

lienhua34:demo$ gcc -o pthread_exit_demo -pthread pthread_exit_demo.c
lienhua34:demo$ ./pthread_exit_demo
in thread 1
in thread 2
thread 1 exit code: 1
thread 2 exit code: 2

(done)