pthread_join函数及linux线程

左手的ㄟ右手 2022-08-26 15:25 154阅读 0赞

pthread\_join使一个线程等待另一个线程结束。  
  
代码中如果没有pthread\_join主线程会很快结束从而使整个进程结束，从而使创建的线程没有机会开始执行就结束了。加入pthread\_join后，主线程会一直等待直到等待的线程结束自己才结束，使创建的线程有机会执行。

所有线程都有一个线程号，也就是Thread ID。其类型为pthread\_t。通过调用pthread\_self()函数可以获得自身的线程号。

下面说一下如何创建一个线程。

通过创建线程，线程将会执行一个线程函数，该线程格式必须按照下面来声明：

void \* Thread\_Function(void \*)

创建线程的函数如下：

int pthread\_create(pthread\_t \*restrict thread,

const pthread\_attr\_t \*restrict attr,

void \*(\*start\_routine)(void\*), void \*restrict arg);

下面说明一下各个参数的含义：

thread：所创建的线程号。

attr：所创建的线程属性，这个将在后面详细说明。

start\_routine：即将运行的线程函数。

art：传递给线程函数的参数。

下面是一个简单的创建线程例子：

<table style="BORDER-RIGHT: medium none; BORDER-TOP: medium none; BACKGROUND: rgb(230,230,230) 0% 50%; MARGIN: auto auto auto 23.4pt; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; moz-background-clip: -moz-initial; moz-background-origin: -moz-initial; moz-background-inline-policy: -moz-initial"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="BORDER-RIGHT: windowtext 1pt solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext 1pt solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext 1pt solid; WIDTH: 402.7pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext 1pt solid; BACKGROUND-COLOR: transparent"> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">#include &lt;pthread.h&gt;</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">#include &lt;stdio.h&gt;</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">/* Prints x’s to stderr. The parameter is unused. Does not return. */</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">void* print_xs (void* unused)</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">{ </span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">while (1)</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">fputc (‘x’, stderr);</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">return NULL;</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">}</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">/* The main program. */</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">int main ()</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">{ </span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">pthread_t thread_id;</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">/* Create a new thread. The new thread will run the print_xs</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">function. */</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">pthread_create (&amp;thread_id, NULL, &amp;print_xs, NULL);</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">/* Print o’s continuously to stderr. */</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">while (1)</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">fputc (‘o’, stderr);</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">return 0;</span></font> 
    </div> 
    <div> 
     <font><span style="FONT-SIZE: 12pt">}</span></font> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在编译的时候需要注意，由于线程创建函数在libpthread.so库中，所以在编译命令中需要将该库导入。命令如下：

gcc –o createthread –lpthread createthread.c

如果想传递参数给线程函数，可以通过其参数arg，其类型是void \*。如果你需要传递多个参数的话，可以考虑将这些参数组成一个结构体来传递。另外，由于类型是void \*，所以你的参数不可以被提前释放掉。

下面一个问题和前面创建进程类似，不过带来的问题回避进程要严重得多。如果你的主线程，也就是main函数执行的那个线程，在你其他县城推出之前就已经退出，那么带来的bug则不可估量。通过pthread\_join函数会让主线程阻塞，直到所有线程都已经退出。

int pthread\_join(pthread\_t thread, void \*\*value\_ptr);

thread：等待退出线程的线程号。

value\_ptr：退出线程的返回值。

下面一个例子结合上面的内容：

<table style="BORDER-RIGHT: medium none; BORDER-TOP: medium none; BACKGROUND: rgb(230,230,230) 0% 50%; MARGIN: auto auto auto 25.4pt; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; moz-background-clip: -moz-initial; moz-background-origin: -moz-initial; moz-background-inline-policy: -moz-initial"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="BORDER-RIGHT: windowtext 1pt solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext 1pt solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext 1pt solid; WIDTH: 365.4pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext 1pt solid; BACKGROUND-COLOR: transparent"> 
    <div> 
     <font>int main ()</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>{ </font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_t thread1_id;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_t thread2_id;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>struct char_print_parms thread1_args;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>struct char_print_parms thread2_args;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>/* Create a new thread to print 30,000 x’s. */</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>thread1_args.character = ’x’;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>thread1_args.count = 30000;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_create (&amp;thread1_id, NULL, &amp;char_print, &amp;thread1_args);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>/* Create a new thread to print 20,000 o’s. */</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>thread2_args.character = ’o’;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>thread2_args.count = 20000;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_create (&amp;thread2_id, NULL, &amp;char_print, &amp;thread2_args);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>/* Make sure the first thread has finished. */</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_join (thread1_id, NULL);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>/* Make sure the second thread has finished. */</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>pthread_join (thread2_id, NULL);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>/* Now we can safely return. */</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>return 0;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>}</font> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面说一下前面提到的线程属性。

在我们前面提到，可以通过pthread\_join()函数来使主线程阻塞等待其他线程退出，这样主线程可以清理其他线程的环境。但是还有一些线程，更喜欢自己来清理退出的状态，他们也不愿意主线程调用pthread\_join来等待他们。我们将这一类线程的属性称为detached。如果我们在调用pthread\_create()函数的时候将属性设置为NULL，则表明我们希望所创建的线程采用默认的属性，也就是jionable。如果需要将属性设置为detached，则参考下面的例子：

<table style="BORDER-RIGHT: medium none; BORDER-TOP: medium none; BACKGROUND: rgb(230,230,230) 0% 50%; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse; moz-background-clip: -moz-initial; moz-background-origin: -moz-initial; moz-background-inline-policy: -moz-initial"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="BORDER-RIGHT: windowtext 1pt solid; PADDING-RIGHT: 5.4pt; BORDER-TOP: windowtext 1pt solid; PADDING-LEFT: 5.4pt; PADDING-BOTTOM: 0cm; BORDER-LEFT: windowtext 1pt solid; WIDTH: 426.1pt; PADDING-TOP: 0cm; BORDER-BOTTOM: windowtext 1pt solid; BACKGROUND-COLOR: transparent"> 
    <div> 
     <font>#include &lt;stdio.h&gt;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>#include &lt;pthread.h&gt;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>void * start_run(void * arg)</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>{ </font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; //do some work</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>}</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>int main()</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>{ </font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_t thread_id;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_attr_t attr;</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_attr_init(&amp;attr);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_attr_setdetachstate(&amp;attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_create(&amp;thread_id,&amp;attr,start_run,NULL);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_attr_destroy(&amp;attr);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; sleep(5);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; exit(0);</font> 
    </div> 
    <div> 
     <font>}</font> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在线程设置为joinable后，可以调用pthread\_detach()使之成为detached。但是相反的操作则不可以。还有，如果线程已经调用pthread\_join()后，则再调用pthread\_detach()则不会有任何效果。

线程可以通过自身执行结束来结束，也可以通过调用pthread\_exit()来结束线程的执行。另外，线程甲可以被线程乙被动结束。这个通过调用pthread\_cancel()来达到目的。

int pthread\_cancel(pthread\_t thread);

函数调用成功返回0。

当然，线程也不是被动的被别人结束。它可以通过设置自身的属性来决定如何结束。

线程的被动结束分为两种，一种是异步终结，另外一种是同步终结。异步终结就是当其他线程调用pthread\_cancel的时候，线程就立刻被结束。而同步终结则不会立刻终结，它会继续运行，直到到达下一个结束点（cancellation point）。当一个线程被按照默认的创建方式创建，那么它的属性是同步终结。

通过调用pthread\_setcanceltype()来设置终结状态。

int pthread\_setcanceltype(int type, int \*oldtype);

state：要设置的状态，可以为PTHREAD\_CANCEL\_DEFERRED或者为PTHREAD\_CANCEL\_ASYNCHRONOUS。

那么前面提到的结束点又是如何设置了？最常用的创建终结点就是调用pthread\_testcancel()的地方。该函数除了检查同步终结时的状态，其他什么也不做。

上面一个函数是用来设置终结状态的。还可以通过下面的函数来设置终结类型，即该线程可不可以被终结：

int pthread\_setcancelstate(int state, int \*oldstate);

state：终结状态，可以为PTHREAD\_CANCEL\_DISABLE或者PTHREAD\_CANCEL\_ENABLE。具体什么含义大家可以通过单词意思即可明白。

最后说一下线程的本质。 其实在Linux中，新建的线程并不是在原先的进程中，而是系统通过一个系统调用clone()。该系统copy了一个和原先进程完全一样的进程，并在这个进程中执行线程函数。不过这个copy过程和fork不一样。copy后的进程和原先的进程共享了所有的变量，运行环境。这样，原先进程中的变量变动在copy后的进程中便能体现出来。