线程

什么是线程？

• 在一个程序里的一个执行路线就叫做线程（thread）。更准确的定义是：线程是“一个进程内部的控制序列”
• 一切进程至少都有一个执行线程
• 线程在进程内部运行
• 线程本质是在进程地址空间内运行
• Linux没有真正的线程，是用进程模拟的
• 线程强调资源共享
• 线程是调度的基本单位

进程VS线程

• 进程是资源分配的基本单位

• 线程是调度的基本单位

• 每个线程的硬件都有自己的独立的上下文数据

• 线程共享进程数据，但也拥有自己的一部分数据

  • 线程ID
  • 一组寄存器
  • 栈
  • errno
  • 信号屏蔽字
  • 调度优先级

进程的多个线程共享同一地址空间，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，哥线程还共享以下进程资源和环境：

• 文件描述符表
• 每种信号的处理方式(SIG_ IGN、SIG_ DFL或者自定义的信号处理函数)
• 当前的工作目录
• 用户id和组id

让我们画一个进程与线程的关系图：

线程控制

POSIX线程库

• 与线程有关的函数构成一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”开头的
• 要使用这些线程库，要引入头文件<pthread.h>
• 链接这些第三方库，编译器命令是“-lpthread”选项

1. 线程的创建

功能：创建一个新的线程
原型：
    int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void*), void *arg); 
参数：
    thread:返回线程ID    
    attr:设置线程的属性，attr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：

• 传统的一些函数是，成功返回0，失败返回-1，并且对全局变量errno赋值以指示错误。
• pthreads函数出错时不会设置全局变量errno（而大部分其他POSIX函数会这样做）。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，以支持其它使用errno的代码。对于pthreads函数的错误，建议通 过返回值业判定，因为读取返回值要比读取线程内的errno变量的开销更小

让我们写一个代码来用一下这个线程：

  #include<stdlib.h>
  #include<stdio.h>
  #include<string.h>
  #include<pthread.h>
  #include<unistd.h>
  void *rout(void *arg)
  { 
    int i;
    for(; ;)
    { 
      printf("i am thread 1\n");
      sleep(1);
    }
  }
  
  int main()
  { 
    pthread_t tid;
    int ret;
    if((ret = pthread_create(&tid, NULL, rout, NULL) != 0))
    { 
      fprintf(stderr, "pthresd_create: %s\n", strerror(ret));
      exit(EXIT_FAILURE);
    }
                                                                                                                                            
    int i;    
    for(;;)    
    {     
      printf("i am main thread");    
      sleep(1);    
    }    
  }    

2. 线程终止

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，可以有三种方法：

1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己
3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程

功能：线程终止 
原型
    void pthread_exit(void *value_ptr); 
参数
    value_ptr:value_ptr不要指向一个局部变量。 
返回值：无返回值，跟进程一样，线程结束的时候无法返回到它的调用者（自身

3. 线程等待 为什么需要线程等待？

• 已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内
• 创建新的线程不会复用刚才线程退出的地址空间

功能：等待线程结束 
原型    
int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr); 
参数    
	thread:线程ID    
	value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值 
返回值：
	成功返回0；
	失败返回错误码

调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终 止状态是不同的，总结如下：

• 如果thread线程通过return返回,value_ ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
• 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED。
• 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
• 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数。

4. 分离线程

• 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
• 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程的资源。

int pthread_detach(pthread_t thread);