程概念與多線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)——?jiǎng)?chuàng)建與終止、線(xiàn)程標(biāo)識(shí)、線(xiàn)程回收、線(xiàn)程控制函數(shù))
一、線(xiàn)程概念在Linux內(nèi)核中沒(méi)有獨(dú)立的“線(xiàn)程”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線(xiàn)程的本質(zhì)是“共享資源的輕量級(jí)進(jìn)程(LightweightProcess簡(jiǎn)稱(chēng)LWP)”線(xiàn)程的狀態(tài)在Linux系統(tǒng)中線(xiàn)程作為內(nèi)核調(diào)度的基本單元(輕量級(jí)進(jìn)程)會(huì)因資源占用、執(zhí)行階段不同呈現(xiàn)多種狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(R)也稱(chēng)之為可運(yùn)行狀態(tài)就是處于運(yùn)行狀態(tài)的線(xiàn)程正在CPU執(zhí)行或等待CPU調(diào)度可中斷睡眠狀態(tài)(S)線(xiàn)程在等待某個(gè)事件(如等待I/O操作、等待特定信號(hào)等)完成可被信號(hào)喚醒不可以中斷睡眠狀態(tài)(D)線(xiàn)程正在等待關(guān)鍵硬件操作完成不能被信號(hào)中斷確保數(shù)據(jù)完整性停止?fàn)顟B(tài)(T)線(xiàn)程被暫停執(zhí)行通常是收到了特定的信號(hào)(如SIGSTOP(暫停線(xiàn)程))或者在調(diào)試程序時(shí)被調(diào)試器暫停可被信號(hào)恢復(fù)執(zhí)行(如SIGCONT)僵尸狀態(tài)(Z)線(xiàn)程已終止相關(guān)資源未被回收等待所屬進(jìn)程(或其他負(fù)責(zé)線(xiàn)程資源回收的機(jī)制)進(jìn)行回收死亡態(tài)(X)線(xiàn)程徹底終止資源全部釋放是一個(gè)瞬間狀態(tài)幾乎無(wú)法觀(guān)測(cè)到線(xiàn)程編譯編碼時(shí)需包含頭文件#include pthread.h聲明庫(kù)中函數(shù)接口編譯時(shí)需顯式鏈接線(xiàn)程庫(kù)gcc 源碼.c -o 可執(zhí)行文件-lpthread否則會(huì)報(bào) “未定義引用” 錯(cuò)誤添加-lpthread 選項(xiàng)的原因使用的線(xiàn)程庫(kù)在大多數(shù)系統(tǒng)中不是默認(rèn)鏈接的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)而是作為一個(gè)獨(dú)立的共享庫(kù)存在編譯器無(wú)法找到該線(xiàn)程庫(kù)-lpthread選項(xiàng)是告訴編譯器去查找鏈接pthread線(xiàn)程庫(kù)確保代碼中使用線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)可以找到實(shí)際代碼。在vscode中配置-lpthread在左側(cè)菜單欄擴(kuò)展中打開(kāi) SSH 已安裝軟件找到 Code Runner打開(kāi) Code Runner 設(shè)置找到 Code-runner: Executor Map點(diǎn)擊 “在settings.json中編輯” 打開(kāi) settings.json 文件找到C語(yǔ)言編譯命令在 “gcc $fileName -o $fileNameWithoutExt” 后面加上 “-lpthread”如果運(yùn)行程序出現(xiàn)下面情況則需要修改tasks.json里的 gcc 命令在后面添加-pthread參數(shù)再次運(yùn)行進(jìn)程與線(xiàn)程的核心區(qū)別注意主線(xiàn)程與子線(xiàn)程執(zhí)行沒(méi)有先后順序CPU進(jìn)行時(shí)間片輪轉(zhuǎn)誰(shuí)先搶到時(shí)間片誰(shuí)先執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程中的多線(xiàn)程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間所以主線(xiàn)程與子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)全局變量打印的地址相同但訪(fǎng)問(wèn)局部變量打印出的地址不同針對(duì)局部變量每個(gè)線(xiàn)程都有自己的棧區(qū)//測(cè)試主線(xiàn)程與子線(xiàn)程的執(zhí)行順序 /* 主線(xiàn)程與子線(xiàn)程執(zhí)行沒(méi)有先后順序CPU進(jìn)行時(shí)間片輪轉(zhuǎn)誰(shuí)先搶到時(shí)間片誰(shuí)先執(zhí)行 */ //測(cè)試主線(xiàn)程與子線(xiàn)程是否共享同一塊內(nèi)存空間 /* 一個(gè)進(jìn)程中的多線(xiàn)程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間所以主線(xiàn)程與子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)全局變量打印的地址相同 但訪(fǎng)問(wèn)局部變量打印出的地址不同針對(duì)局部變量每個(gè)線(xiàn)程都有自己的棧區(qū) */ #include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h int num100; //線(xiàn)程入口函數(shù) //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* pthread_start(void *arg){ while(1){ printf(子進(jìn)程,全局變量num%d,num%p\n,num,num); sleep(1); } return NULL;//此處返回是沒(méi)有實(shí)際意義但是不能丟 } int main(int argc,const char *argv[]){ pthread_t tid 0; int ret0; if(0 ! (ret pthread_create(tid,NULL,pthread_start,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功線(xiàn)程id%ld\n,tid); while(1){ printf(主進(jìn)程,全局變量num%d,num%p\n,num,num); sleep(1); } return 0; }二、多線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)一線(xiàn)程創(chuàng)建與終止函數(shù)pthread_create函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);在調(diào)用進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)新的線(xiàn)程子線(xiàn)程參數(shù)thread用于存儲(chǔ)新創(chuàng)建線(xiàn)程的唯一標(biāo)識(shí)符(線(xiàn)程ID)attr用于指定新線(xiàn)程的屬性若是NULL則使用系統(tǒng)默認(rèn)屬性start_routine指向線(xiàn)程的入口函數(shù)函數(shù)指針void *(*start_routine) (void *)arg用于給線(xiàn)程入口函數(shù)傳遞參數(shù)若無(wú)需參數(shù)可設(shè)為NULL返回值成功則返回0新線(xiàn)程ID會(huì)寫(xiě)入thread指向的變量中失敗則返回非0錯(cuò)誤碼不能使用perror打印錯(cuò)誤信息perror使用的是系統(tǒng)中存在的錯(cuò)誤碼因?yàn)榫€(xiàn)程庫(kù)函數(shù)返回的是POSIX錯(cuò)誤碼所以可以使用strerror打印錯(cuò)誤信息使用進(jìn)行格式化輸出錯(cuò)誤信息如 fprintf 。#include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h //線(xiàn)程入口函數(shù) //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* pthread_start(void *arg){ printf(線(xiàn)程入口函數(shù)\n); #if 0 //接收傳遞參數(shù)--棧區(qū) int *val(int *)arg; printf(接收傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)%d\n,*val); #else //接收傳遞參數(shù)--堆區(qū) int *val(int *)arg; printf(接收傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)%d\n,*val); //釋放堆區(qū)空間 free(val); #endif return NULL;//此處返回是沒(méi)有實(shí)際意義但是不能丟 } int main(int argc,const char *argv[]){ pthread_t thread_id 0; int ret0; #if 0 //棧區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù) /* 如果主線(xiàn)程在子線(xiàn)程之前結(jié)束那么value變量就會(huì)被銷(xiāo)毀 所以當(dāng)子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)此變量就會(huì)出現(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)的是一個(gè)無(wú)效地址 針對(duì)棧區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù)是不安全的此時(shí)考慮使用堆區(qū)進(jìn)行傳遞參數(shù) */ int val100; if(0 ! (ret pthread_create(thread_id,NULL,pthread_start,(void *)(val)))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功thread_id%ld\n,thread_id); #else //使用堆區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù) /* 需要手動(dòng)管理如果忘記釋放可能造成內(nèi)存泄漏 */ int *val(int *)malloc(sizeof(int)); if(val NULL){ printf(堆區(qū)開(kāi)辟空間失敗\n); return -1; }printf(堆區(qū)開(kāi)辟空間成功\n); *val123; if(0 ! (ret pthread_create(thread_id,NULL,pthread_start,(void *)val))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功thread_id%ld\n,thread_id); #endif sleep(3); return 0; }pthread_exit函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型void pthread_exit(void *retval);結(jié)束當(dāng)前線(xiàn)程不影響其他線(xiàn)程運(yùn)行無(wú)返回值參數(shù)retval用來(lái)給回收資源的線(xiàn)程傳遞線(xiàn)程的退出狀態(tài)值若不想返回退出狀態(tài)值可以傳NULLpthread_exit(NULL); //子線(xiàn)程已終止在此之后的代碼不再執(zhí)行二線(xiàn)程標(biāo)識(shí)函數(shù)pthread_self函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型pthread_t pthread_self(void);獲取調(diào)用線(xiàn)程的線(xiàn)程ID用戶(hù)空間線(xiàn)程庫(kù)分配的id可以通過(guò)命令ps -L查看線(xiàn)程 id (LWP 字段)內(nèi)核給該線(xiàn)程分配的id與pthread_self獲取的線(xiàn)程 id 不一樣返回值總是成功返回調(diào)用線(xiàn)程的線(xiàn)程IDprintf(主進(jìn)程主線(xiàn)程id%ld\n,pthread_self());三線(xiàn)程回收函數(shù)pthread_join函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);阻塞等待指定的結(jié)合態(tài)的線(xiàn)程結(jié)束為其回收資源。例如 pthread_join(tid,NULL);結(jié)合態(tài)線(xiàn)程線(xiàn)程結(jié)束沒(méi)有為其回收資源的線(xiàn)程需要由其他線(xiàn)程調(diào)用 pthread_join() 函數(shù)回收結(jié)合態(tài)線(xiàn)程的資源參數(shù)thread存儲(chǔ)要回收資源的線(xiàn)程IDretval用來(lái)接收線(xiàn)程退出的狀態(tài)值不關(guān)心傳NULL即可返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。資源回收管理模式線(xiàn)程創(chuàng)建后默認(rèn)處于結(jié)合態(tài)若未顯示設(shè)置為分離態(tài)其終止后資源不會(huì)立即釋放必須由其他線(xiàn)程(通常是主線(xiàn)程)通過(guò)pthread_join( )主動(dòng)回收否則會(huì)造成資源泄露問(wèn)題。pthread_attr_init函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);將一個(gè)線(xiàn)程屬性對(duì)象初始化為默認(rèn)值參數(shù)attr需要被初始化的線(xiàn)程屬性對(duì)象返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼pthread_attr_setdetachstate函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);設(shè)置線(xiàn)程屬性對(duì)象的分離狀態(tài)參數(shù)attr設(shè)置分離狀態(tài)的線(xiàn)程屬性對(duì)象detachstate用于指定線(xiàn)程的分離狀態(tài)PTHREAD_CREATE_JOINABLE表示將線(xiàn)程設(shè)置為結(jié)合態(tài)PTHREAD_CREATE_DETACHED表示將線(xiàn)程設(shè)置為分離態(tài)返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_attr_destroy函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);銷(xiāo)毀一個(gè)已初始化的線(xiàn)程屬性對(duì)象參數(shù)attr指定需要被銷(xiāo)毀的線(xiàn)程屬性對(duì)象返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。四線(xiàn)程控制函數(shù)pthread_detach函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_detach(pthread_t thread);標(biāo)記一個(gè)線(xiàn)程為分離態(tài)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收器資源參數(shù)thread線(xiàn)程id返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_cancel函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_cancel(pthread_t thread);請(qǐng)求取消指定的線(xiàn)程(調(diào)用成功只能說(shuō)明請(qǐng)求取消操作完成不能說(shuō)明線(xiàn)程會(huì)立刻終止)目標(biāo)線(xiàn)程對(duì)取消請(qǐng)求的處理取決于取消狀態(tài)和取消類(lèi)型(函數(shù))參數(shù)thread要取消的線(xiàn)程ID返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_setcancelstate函數(shù)取消狀態(tài)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_setcancelstate(int state,int *oldstate); 設(shè)置調(diào)用線(xiàn)程的可取消狀態(tài)PTHREAD_CANCEL_ENABLE可被取消(默認(rèn))PTHREAD_CANCEL_DISABLE不可被取消參數(shù)state新的可取消狀態(tài)oldstate舊的可取消狀態(tài)返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_setcanceltype函數(shù)取消類(lèi)型所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_setcanceltype(int type,int *oldtype); 設(shè)置調(diào)用線(xiàn)程的可取消類(lèi)型PTHREAD_CANCEL_DEFERRED延時(shí)取消(默認(rèn))直到下一次調(diào)用能作為取消點(diǎn)的函數(shù)時(shí)才被取消PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS可被立即取消參數(shù)type要設(shè)置的新的可取消類(lèi)型值oldtype存儲(chǔ)舊的可取消類(lèi)型值返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。//請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程 /* 請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程取決于現(xiàn)成的取消狀態(tài)和取消類(lèi)型 取消狀態(tài)可取消狀態(tài)(默認(rèn))與不可取消狀態(tài) 取消類(lèi)型延時(shí)取消(默認(rèn))標(biāo)記打上繼續(xù)運(yùn)行直到遇到取消點(diǎn)。 和可被立即取消(異步取消)只要再次被調(diào)度隨時(shí)被殺不需要等待任何取消點(diǎn)。 */ #include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* thread1(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程1的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL); pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL); while(1){ //結(jié)果不會(huì)每隔一秒打印因?yàn)榫€(xiàn)程1收到請(qǐng)求取消后線(xiàn)程1會(huì)在取消點(diǎn)進(jìn)行取消 /* 1. 線(xiàn)程 1printf(線(xiàn)程1正在運(yùn)行\(zhòng)n); → 打印輸出然后進(jìn)入sleep(1)進(jìn)入內(nèi)核休眠 2. 就在線(xiàn)程 1sleep 休眠的這段時(shí)間主線(xiàn)程執(zhí)行pthread_cancel(tid1)給線(xiàn)程 1 打上【待取消標(biāo)記】 3. 等待 sleep 的 1 秒計(jì)時(shí)結(jié)束線(xiàn)程準(zhǔn)備從 sleep 內(nèi)核調(diào)用返回用戶(hù)態(tài)。 sleep 本身就是取消點(diǎn)在 sleep 系統(tǒng)調(diào)用返回這一刻檢測(cè)到取消標(biāo)記直接終止線(xiàn)程不會(huì)回到循環(huán)、不會(huì)再次執(zhí)行 printf */ printf(線(xiàn)程1正在運(yùn)行\(zhòng)n); sleep(1); } return NULL; } void* thread2(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程2的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL); pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL); while(1){ //因?yàn)榫€(xiàn)程2收到請(qǐng)求取消后會(huì)立即取消不再打印 /* 1. 線(xiàn)程 2 高速循環(huán)不停執(zhí)行printf瘋狂輸出線(xiàn)程2正在運(yùn)行。 2. 主線(xiàn)程執(zhí)行pthread_cancel(tid2)內(nèi)核給線(xiàn)程 2 打上待取消標(biāo)記pthread_cancel返回成功打印請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功。 3. 接下來(lái)看 CPU 調(diào)度主線(xiàn)程發(fā)送完 cancel 請(qǐng)求后CPU 切回線(xiàn)程 2。 線(xiàn)程 2 剛被調(diào)度上 CPU在執(zhí)行下一條機(jī)器指令前內(nèi)核檢測(cè)到取消標(biāo)記直接終止線(xiàn)程?！?來(lái)不及進(jìn)入 printf 執(zhí)行打印。 請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功這行輸出之后幾乎再也看不到線(xiàn)程 2 打印。 */ printf(線(xiàn)程2正在運(yùn)行\(zhòng)n); // sleep(1); //注釋掉不會(huì)再打印 } return NULL; } void* thread3(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程3的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型---直接忽略取消標(biāo)記 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL); while(1){ printf(線(xiàn)程3正在運(yùn)行\(zhòng)n); sleep(1); } return NULL; } int main(int argc,const char *argv[]){ //1.可取消狀態(tài)延時(shí)取消 pthread_t tid1 0; int ret10; if(0 ! (ret1 pthread_create(tid1,NULL,thread1,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程1創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret1)); return -1; } printf(線(xiàn)程1創(chuàng)建成功線(xiàn)程1id%ld\n,tid1); //2.可取消狀態(tài)可被立即取消 pthread_t tid2 0; int ret20; if(0 ! (ret2 pthread_create(tid2,NULL,thread2,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程2創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret2)); return -1; } printf(線(xiàn)程2創(chuàng)建成功線(xiàn)程2id%ld\n,tid2); //3.不可取消狀態(tài) pthread_t tid3 0; int ret30; if(0 ! (ret3 pthread_create(tid3,NULL,thread3,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程3創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret3)); return -1; } printf(線(xiàn)程3創(chuàng)建成功線(xiàn)程3id%ld\n,tid3); //請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程1--調(diào)用成功只能說(shuō)明取消成功不能說(shuō)明立即取消 int ret_cancel 0; if(0 ! (ret_cancel pthread_cancel(tid1))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程1失敗%s\n,strerror(ret_cancel)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程1成功\n); //請(qǐng)求取消線(xiàn)程2 int ret_cancel2 0; if(0 ! (ret_cancel2 pthread_cancel(tid2))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程2失敗%s\n,strerror(ret_cancel2)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功\n); //請(qǐng)求取消線(xiàn)程3 int ret_cancel3 0; if(0 ! (ret_cancel3 pthread_cancel(tid3))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程3失敗%s\n,strerror(ret_cancel3)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程3成功\n); //阻塞等待線(xiàn)程退出join結(jié)合態(tài)線(xiàn)程 pthread_join(tid1,NULL); pthread_join(tid2,NULL); pthread_join(tid3,NULL); return 0; } 線(xiàn)程概念與多線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)——?jiǎng)?chuàng)建與終止、線(xiàn)程標(biāo)識(shí)、線(xiàn)程回收、線(xiàn)程控制函數(shù)
一、線(xiàn)程概念在Linux內(nèi)核中沒(méi)有獨(dú)立的“線(xiàn)程”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線(xiàn)程的本質(zhì)是“共享資源的輕量級(jí)進(jìn)程(LightweightProcess簡(jiǎn)稱(chēng)LWP)”線(xiàn)程的狀態(tài)在Linux系統(tǒng)中線(xiàn)程作為內(nèi)核調(diào)度的基本單元(輕量級(jí)進(jìn)程)會(huì)因資源占用、執(zhí)行階段不同呈現(xiàn)多種狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)(R)也稱(chēng)之為可運(yùn)行狀態(tài)就是處于運(yùn)行狀態(tài)的線(xiàn)程正在CPU執(zhí)行或等待CPU調(diào)度可中斷睡眠狀態(tài)(S)線(xiàn)程在等待某個(gè)事件(如等待I/O操作、等待特定信號(hào)等)完成可被信號(hào)喚醒不可以中斷睡眠狀態(tài)(D)線(xiàn)程正在等待關(guān)鍵硬件操作完成不能被信號(hào)中斷確保數(shù)據(jù)完整性停止?fàn)顟B(tài)(T)線(xiàn)程被暫停執(zhí)行通常是收到了特定的信號(hào)(如SIGSTOP(暫停線(xiàn)程))或者在調(diào)試程序時(shí)被調(diào)試器暫停可被信號(hào)恢復(fù)執(zhí)行(如SIGCONT)僵尸狀態(tài)(Z)線(xiàn)程已終止相關(guān)資源未被回收等待所屬進(jìn)程(或其他負(fù)責(zé)線(xiàn)程資源回收的機(jī)制)進(jìn)行回收死亡態(tài)(X)線(xiàn)程徹底終止資源全部釋放是一個(gè)瞬間狀態(tài)幾乎無(wú)法觀(guān)測(cè)到線(xiàn)程編譯編碼時(shí)需包含頭文件#include pthread.h聲明庫(kù)中函數(shù)接口編譯時(shí)需顯式鏈接線(xiàn)程庫(kù)gcc 源碼.c -o 可執(zhí)行文件-lpthread否則會(huì)報(bào) “未定義引用” 錯(cuò)誤添加-lpthread 選項(xiàng)的原因使用的線(xiàn)程庫(kù)在大多數(shù)系統(tǒng)中不是默認(rèn)鏈接的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)而是作為一個(gè)獨(dú)立的共享庫(kù)存在編譯器無(wú)法找到該線(xiàn)程庫(kù)-lpthread選項(xiàng)是告訴編譯器去查找鏈接pthread線(xiàn)程庫(kù)確保代碼中使用線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)可以找到實(shí)際代碼。在vscode中配置-lpthread在左側(cè)菜單欄擴(kuò)展中打開(kāi) SSH 已安裝軟件找到 Code Runner打開(kāi) Code Runner 設(shè)置找到 Code-runner: Executor Map點(diǎn)擊 “在settings.json中編輯” 打開(kāi) settings.json 文件找到C語(yǔ)言編譯命令在 “gcc $fileName -o $fileNameWithoutExt” 后面加上 “-lpthread”如果運(yùn)行程序出現(xiàn)下面情況則需要修改tasks.json里的 gcc 命令在后面添加-pthread參數(shù)再次運(yùn)行進(jìn)程與線(xiàn)程的核心區(qū)別注意主線(xiàn)程與子線(xiàn)程執(zhí)行沒(méi)有先后順序CPU進(jìn)行時(shí)間片輪轉(zhuǎn)誰(shuí)先搶到時(shí)間片誰(shuí)先執(zhí)行一個(gè)進(jìn)程中的多線(xiàn)程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間所以主線(xiàn)程與子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)全局變量打印的地址相同但訪(fǎng)問(wèn)局部變量打印出的地址不同針對(duì)局部變量每個(gè)線(xiàn)程都有自己的棧區(qū)//測(cè)試主線(xiàn)程與子線(xiàn)程的執(zhí)行順序 /* 主線(xiàn)程與子線(xiàn)程執(zhí)行沒(méi)有先后順序CPU進(jìn)行時(shí)間片輪轉(zhuǎn)誰(shuí)先搶到時(shí)間片誰(shuí)先執(zhí)行 */ //測(cè)試主線(xiàn)程與子線(xiàn)程是否共享同一塊內(nèi)存空間 /* 一個(gè)進(jìn)程中的多線(xiàn)程共享進(jìn)程的內(nèi)存空間所以主線(xiàn)程與子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)全局變量打印的地址相同 但訪(fǎng)問(wèn)局部變量打印出的地址不同針對(duì)局部變量每個(gè)線(xiàn)程都有自己的棧區(qū) */ #include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h int num100; //線(xiàn)程入口函數(shù) //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* pthread_start(void *arg){ while(1){ printf(子進(jìn)程,全局變量num%d,num%p\n,num,num); sleep(1); } return NULL;//此處返回是沒(méi)有實(shí)際意義但是不能丟 } int main(int argc,const char *argv[]){ pthread_t tid 0; int ret0; if(0 ! (ret pthread_create(tid,NULL,pthread_start,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功線(xiàn)程id%ld\n,tid); while(1){ printf(主進(jìn)程,全局變量num%d,num%p\n,num,num); sleep(1); } return 0; }二、多線(xiàn)程相關(guān)函數(shù)一線(xiàn)程創(chuàng)建與終止函數(shù)pthread_create函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);在調(diào)用進(jìn)程中創(chuàng)建一個(gè)新的線(xiàn)程子線(xiàn)程參數(shù)thread用于存儲(chǔ)新創(chuàng)建線(xiàn)程的唯一標(biāo)識(shí)符(線(xiàn)程ID)attr用于指定新線(xiàn)程的屬性若是NULL則使用系統(tǒng)默認(rèn)屬性start_routine指向線(xiàn)程的入口函數(shù)函數(shù)指針void *(*start_routine) (void *)arg用于給線(xiàn)程入口函數(shù)傳遞參數(shù)若無(wú)需參數(shù)可設(shè)為NULL返回值成功則返回0新線(xiàn)程ID會(huì)寫(xiě)入thread指向的變量中失敗則返回非0錯(cuò)誤碼不能使用perror打印錯(cuò)誤信息perror使用的是系統(tǒng)中存在的錯(cuò)誤碼因?yàn)榫€(xiàn)程庫(kù)函數(shù)返回的是POSIX錯(cuò)誤碼所以可以使用strerror打印錯(cuò)誤信息使用進(jìn)行格式化輸出錯(cuò)誤信息如 fprintf 。#include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h //線(xiàn)程入口函數(shù) //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* pthread_start(void *arg){ printf(線(xiàn)程入口函數(shù)\n); #if 0 //接收傳遞參數(shù)--棧區(qū) int *val(int *)arg; printf(接收傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)%d\n,*val); #else //接收傳遞參數(shù)--堆區(qū) int *val(int *)arg; printf(接收傳遞過(guò)來(lái)的參數(shù)%d\n,*val); //釋放堆區(qū)空間 free(val); #endif return NULL;//此處返回是沒(méi)有實(shí)際意義但是不能丟 } int main(int argc,const char *argv[]){ pthread_t thread_id 0; int ret0; #if 0 //棧區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù) /* 如果主線(xiàn)程在子線(xiàn)程之前結(jié)束那么value變量就會(huì)被銷(xiāo)毀 所以當(dāng)子線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)此變量就會(huì)出現(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)的是一個(gè)無(wú)效地址 針對(duì)棧區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù)是不安全的此時(shí)考慮使用堆區(qū)進(jìn)行傳遞參數(shù) */ int val100; if(0 ! (ret pthread_create(thread_id,NULL,pthread_start,(void *)(val)))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功thread_id%ld\n,thread_id); #else //使用堆區(qū)給入口函數(shù)傳遞參數(shù) /* 需要手動(dòng)管理如果忘記釋放可能造成內(nèi)存泄漏 */ int *val(int *)malloc(sizeof(int)); if(val NULL){ printf(堆區(qū)開(kāi)辟空間失敗\n); return -1; }printf(堆區(qū)開(kāi)辟空間成功\n); *val123; if(0 ! (ret pthread_create(thread_id,NULL,pthread_start,(void *)val))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤碼%d,錯(cuò)誤信息%s\n,ret,strerror(ret)); } printf(線(xiàn)程創(chuàng)建成功thread_id%ld\n,thread_id); #endif sleep(3); return 0; }pthread_exit函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型void pthread_exit(void *retval);結(jié)束當(dāng)前線(xiàn)程不影響其他線(xiàn)程運(yùn)行無(wú)返回值參數(shù)retval用來(lái)給回收資源的線(xiàn)程傳遞線(xiàn)程的退出狀態(tài)值若不想返回退出狀態(tài)值可以傳NULLpthread_exit(NULL); //子線(xiàn)程已終止在此之后的代碼不再執(zhí)行二線(xiàn)程標(biāo)識(shí)函數(shù)pthread_self函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型pthread_t pthread_self(void);獲取調(diào)用線(xiàn)程的線(xiàn)程ID用戶(hù)空間線(xiàn)程庫(kù)分配的id可以通過(guò)命令ps -L查看線(xiàn)程 id (LWP 字段)內(nèi)核給該線(xiàn)程分配的id與pthread_self獲取的線(xiàn)程 id 不一樣返回值總是成功返回調(diào)用線(xiàn)程的線(xiàn)程IDprintf(主進(jìn)程主線(xiàn)程id%ld\n,pthread_self());三線(xiàn)程回收函數(shù)pthread_join函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);阻塞等待指定的結(jié)合態(tài)的線(xiàn)程結(jié)束為其回收資源。例如 pthread_join(tid,NULL);結(jié)合態(tài)線(xiàn)程線(xiàn)程結(jié)束沒(méi)有為其回收資源的線(xiàn)程需要由其他線(xiàn)程調(diào)用 pthread_join() 函數(shù)回收結(jié)合態(tài)線(xiàn)程的資源參數(shù)thread存儲(chǔ)要回收資源的線(xiàn)程IDretval用來(lái)接收線(xiàn)程退出的狀態(tài)值不關(guān)心傳NULL即可返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。資源回收管理模式線(xiàn)程創(chuàng)建后默認(rèn)處于結(jié)合態(tài)若未顯示設(shè)置為分離態(tài)其終止后資源不會(huì)立即釋放必須由其他線(xiàn)程(通常是主線(xiàn)程)通過(guò)pthread_join( )主動(dòng)回收否則會(huì)造成資源泄露問(wèn)題。pthread_attr_init函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);將一個(gè)線(xiàn)程屬性對(duì)象初始化為默認(rèn)值參數(shù)attr需要被初始化的線(xiàn)程屬性對(duì)象返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼pthread_attr_setdetachstate函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);設(shè)置線(xiàn)程屬性對(duì)象的分離狀態(tài)參數(shù)attr設(shè)置分離狀態(tài)的線(xiàn)程屬性對(duì)象detachstate用于指定線(xiàn)程的分離狀態(tài)PTHREAD_CREATE_JOINABLE表示將線(xiàn)程設(shè)置為結(jié)合態(tài)PTHREAD_CREATE_DETACHED表示將線(xiàn)程設(shè)置為分離態(tài)返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_attr_destroy函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);銷(xiāo)毀一個(gè)已初始化的線(xiàn)程屬性對(duì)象參數(shù)attr指定需要被銷(xiāo)毀的線(xiàn)程屬性對(duì)象返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。四線(xiàn)程控制函數(shù)pthread_detach函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_detach(pthread_t thread);標(biāo)記一個(gè)線(xiàn)程為分離態(tài)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)回收器資源參數(shù)thread線(xiàn)程id返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_cancel函數(shù)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_cancel(pthread_t thread);請(qǐng)求取消指定的線(xiàn)程(調(diào)用成功只能說(shuō)明請(qǐng)求取消操作完成不能說(shuō)明線(xiàn)程會(huì)立刻終止)目標(biāo)線(xiàn)程對(duì)取消請(qǐng)求的處理取決于取消狀態(tài)和取消類(lèi)型(函數(shù))參數(shù)thread要取消的線(xiàn)程ID返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_setcancelstate函數(shù)取消狀態(tài)所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_setcancelstate(int state,int *oldstate); 設(shè)置調(diào)用線(xiàn)程的可取消狀態(tài)PTHREAD_CANCEL_ENABLE可被取消(默認(rèn))PTHREAD_CANCEL_DISABLE不可被取消參數(shù)state新的可取消狀態(tài)oldstate舊的可取消狀態(tài)返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。pthread_setcanceltype函數(shù)取消類(lèi)型所需頭文件#include pthread.h原型int pthread_setcanceltype(int type,int *oldtype); 設(shè)置調(diào)用線(xiàn)程的可取消類(lèi)型PTHREAD_CANCEL_DEFERRED延時(shí)取消(默認(rèn))直到下一次調(diào)用能作為取消點(diǎn)的函數(shù)時(shí)才被取消PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS可被立即取消參數(shù)type要設(shè)置的新的可取消類(lèi)型值oldtype存儲(chǔ)舊的可取消類(lèi)型值返回值成功則返回0失敗則返回非0錯(cuò)誤碼。//請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程 /* 請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程取決于現(xiàn)成的取消狀態(tài)和取消類(lèi)型 取消狀態(tài)可取消狀態(tài)(默認(rèn))與不可取消狀態(tài) 取消類(lèi)型延時(shí)取消(默認(rèn))標(biāo)記打上繼續(xù)運(yùn)行直到遇到取消點(diǎn)。 和可被立即取消(異步取消)只要再次被調(diào)度隨時(shí)被殺不需要等待任何取消點(diǎn)。 */ #include stdio.h #include pthread.h #include string.h #include unistd.h #include stdlib.h //void*返回值可以返回任意類(lèi)型的指針 void* thread1(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程1的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL); pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL); while(1){ //結(jié)果不會(huì)每隔一秒打印因?yàn)榫€(xiàn)程1收到請(qǐng)求取消后線(xiàn)程1會(huì)在取消點(diǎn)進(jìn)行取消 /* 1. 線(xiàn)程 1printf(線(xiàn)程1正在運(yùn)行\(zhòng)n); → 打印輸出然后進(jìn)入sleep(1)進(jìn)入內(nèi)核休眠 2. 就在線(xiàn)程 1sleep 休眠的這段時(shí)間主線(xiàn)程執(zhí)行pthread_cancel(tid1)給線(xiàn)程 1 打上【待取消標(biāo)記】 3. 等待 sleep 的 1 秒計(jì)時(shí)結(jié)束線(xiàn)程準(zhǔn)備從 sleep 內(nèi)核調(diào)用返回用戶(hù)態(tài)。 sleep 本身就是取消點(diǎn)在 sleep 系統(tǒng)調(diào)用返回這一刻檢測(cè)到取消標(biāo)記直接終止線(xiàn)程不會(huì)回到循環(huán)、不會(huì)再次執(zhí)行 printf */ printf(線(xiàn)程1正在運(yùn)行\(zhòng)n); sleep(1); } return NULL; } void* thread2(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程2的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL); pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL); while(1){ //因?yàn)榫€(xiàn)程2收到請(qǐng)求取消后會(huì)立即取消不再打印 /* 1. 線(xiàn)程 2 高速循環(huán)不停執(zhí)行printf瘋狂輸出線(xiàn)程2正在運(yùn)行。 2. 主線(xiàn)程執(zhí)行pthread_cancel(tid2)內(nèi)核給線(xiàn)程 2 打上待取消標(biāo)記pthread_cancel返回成功打印請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功。 3. 接下來(lái)看 CPU 調(diào)度主線(xiàn)程發(fā)送完 cancel 請(qǐng)求后CPU 切回線(xiàn)程 2。 線(xiàn)程 2 剛被調(diào)度上 CPU在執(zhí)行下一條機(jī)器指令前內(nèi)核檢測(cè)到取消標(biāo)記直接終止線(xiàn)程?！?來(lái)不及進(jìn)入 printf 執(zhí)行打印。 請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功這行輸出之后幾乎再也看不到線(xiàn)程 2 打印。 */ printf(線(xiàn)程2正在運(yùn)行\(zhòng)n); // sleep(1); //注釋掉不會(huì)再打印 } return NULL; } void* thread3(void *arg){//線(xiàn)程入口函數(shù) //設(shè)置線(xiàn)程3的取消狀態(tài)與取消類(lèi)型---直接忽略取消標(biāo)記 pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL); while(1){ printf(線(xiàn)程3正在運(yùn)行\(zhòng)n); sleep(1); } return NULL; } int main(int argc,const char *argv[]){ //1.可取消狀態(tài)延時(shí)取消 pthread_t tid1 0; int ret10; if(0 ! (ret1 pthread_create(tid1,NULL,thread1,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程1創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret1)); return -1; } printf(線(xiàn)程1創(chuàng)建成功線(xiàn)程1id%ld\n,tid1); //2.可取消狀態(tài)可被立即取消 pthread_t tid2 0; int ret20; if(0 ! (ret2 pthread_create(tid2,NULL,thread2,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程2創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret2)); return -1; } printf(線(xiàn)程2創(chuàng)建成功線(xiàn)程2id%ld\n,tid2); //3.不可取消狀態(tài) pthread_t tid3 0; int ret30; if(0 ! (ret3 pthread_create(tid3,NULL,thread3,NULL))){ fprintf(stderr,線(xiàn)程3創(chuàng)建失敗,錯(cuò)誤信息%s\n,strerror(ret3)); return -1; } printf(線(xiàn)程3創(chuàng)建成功線(xiàn)程3id%ld\n,tid3); //請(qǐng)求取消指定線(xiàn)程1--調(diào)用成功只能說(shuō)明取消成功不能說(shuō)明立即取消 int ret_cancel 0; if(0 ! (ret_cancel pthread_cancel(tid1))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程1失敗%s\n,strerror(ret_cancel)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程1成功\n); //請(qǐng)求取消線(xiàn)程2 int ret_cancel2 0; if(0 ! (ret_cancel2 pthread_cancel(tid2))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程2失敗%s\n,strerror(ret_cancel2)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程2成功\n); //請(qǐng)求取消線(xiàn)程3 int ret_cancel3 0; if(0 ! (ret_cancel3 pthread_cancel(tid3))){ fprintf(stderr,請(qǐng)求取消線(xiàn)程3失敗%s\n,strerror(ret_cancel3)); return -1; } printf(請(qǐng)求取消線(xiàn)程3成功\n); //阻塞等待線(xiàn)程退出join結(jié)合態(tài)線(xiàn)程 pthread_join(tid1,NULL); pthread_join(tid2,NULL); pthread_join(tid3,NULL); return 0; }