Linux多线程Pthread学习小结

简介

POSIX thread 简称为pthread，Posix线程是一个POSIX标准线程.该标准定义内部API创建和操纵线程.

 

作用

线程库实行了POSIX线程标准通常称为pthreads.pthreads是最常用的POSIX系统如Linux和Unix,而微软Windowsimplementations同时存在.举例来说,pthreads-w32可支持MIDP的pthread 　　

Pthreads定义了一套 C程序语言类型、函数与常量，它以 pthread.h 头文件和一个线程库实现。

 

数据类型

pthread_t：线程句柄 　　

pthread_attr_t：线程属性

线程操纵函数（简介起见，省略参数）

pthread_create()：创建一个线程 　　

pthread_exit()：终止当前线程 　　

pthread_cancel()：中断另外一个线程的运行 　　

pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束 　　

pthread_attr_init()：初始化线程的属性 　　

pthread_attr_setdetachstate()：设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）

pthread_attr_getdetachstate()：获取脱离状态的属性 　　

pthread_attr_destroy()：删除线程的属性 　　

pthread_kill()：向线程发送一个信号

 

同步函数

用于 mutex 和条件变量 　　

pthread_mutex_init() 初始化互斥锁 　　

pthread_mutex_destroy() 删除互斥锁 　　

pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操作） 　　

pthread_mutex_trylock()：试图占有互斥锁（不阻塞操作）。当互斥锁空闲时将占有该锁；否则立即返回　　

pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁 　　

pthread_cond_init()：初始化条件变量 　　

pthread_cond_destroy()：销毁条件变量 　　

pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生

pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程 　　 　　

Thread-local storage（或者以Pthreads术语，称作 线程特有数据）: 　　

pthread_key_create(): 分配用于标识进程中线程特定数据的键 　　

pthread_setspecific(): 为指定线程特定数据键设置线程特定绑定 　　

pthread_getspecific(): 获取调用线程的键绑定，并将该绑定存储在 value 指向的位置中 　　

pthread_key_delete(): 销毁现有线程特定数据键

 

与一起工作的工具函数

pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较 　　

pthread_detach(): 分离线程 　　

pthread_self(): 查询线程自身线程标识号

 

详细请参见：

linux多线程pthread：     http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5920936.aspx 

Pthread多线程学习小结： http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/10/04/5921003.aspx

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多线程创建

参考代码：

[cpp] view plain copyprint?

1. #include<stdio.h>  
2. #include<pthread.h>  
3. #include<string.h>  
4. #include<sys/types.h>  
5. #include<unistd.h>  
6. pthread_t main_tid;  
7. void print_ids(const char *str)  
8. {  
9.     pid_t pid;      //进程id  
10.     pthread_t tid;  //线程id  
11.     pid = getpid();       //获取当前进程id  
12.     tid = pthread_self(); //获取当前线程id  
13.     printf("%s pid: %u tid: %u (0x%x)/n",  
14.                 str,  
15.                 (unsigned int)pid,  
16.                 (unsigned int)tid,  
17.                 (unsigned int)tid);  
18. }  
19. void *func(void *arg)  
20. {  
21.     print_ids("new  thread:");  
22.     return ((void *)0);  
23. }  
24. int main()  
25. {  
26.     int err;  
27.     err = pthread_create(&main_tid, NULL, func, NULL); //创建线程  
28.     if(err != 0){  
29.         printf("create thread error: %s/n",strerror(err));  
30.         return 1;  
31.     }  
32.     printf("main thread: pid: %u tid: %u (0x%x)/n",   
33.                 (unsigned int)getpid(),  
34.                 (unsigned int)pthread_self(),  
35.                 (unsigned int)pthread_self());  
36.     print_ids("main thread:");  
37.     sleep(1);  
38.     return 0;  
39. }  

#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>pthread_t main_tid;void print_ids(const char *str){ pid_t pid; //进程id pthread_t tid; //线程id pid = getpid(); //获取当前进程id tid = pthread_self(); //获取当前线程id printf("%s pid: %u tid: %u (0x%x)/n", str, (unsigned int)pid, (unsigned int)tid, (unsigned int)tid);}void *func(void *arg){ print_ids("new thread:"); return ((void *)0);}int main(){ int err; err = pthread_create(&main_tid, NULL, func, NULL); //创建线程 if(err != 0){ printf("create thread error: %s/n",strerror(err)); return 1; } printf("main thread: pid: %u tid: %u (0x%x)/n", (unsigned int)getpid(), (unsigned int)pthread_self(), (unsigned int)pthread_self()); print_ids("main thread:"); sleep(1); return 0;} 

运行结果：

[[e-mail] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_create pthread_create.c -lpthread   

[[e-mail] pthread]$ ./pthread_create 

main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

main thread: pid: 12531 tid: 2505487232 (0x9556b380)

new  thread: pid: 12531 tid: 1084229984 (0x40a00960)

 

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多线程条件变量

参考代码：

[cpp] view plain copyprint?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <pthread.h>  
3. #include <unistd.h>  
4.   
5. pthread_mutex_t counter_lock;   //互斥锁  
6. pthread_cond_t counter_nonzero; //条件变量  
7. int counter = 0;  
8. int estatus = -1;  
9.   
10. void *decrement_counter(void *argv);  
11. void *increment_counter(void *argv);  
12.   
13. //******* 主函数 *******//  
14. int main(int argc, char **argv)  
15. {  
16.     printf("counter: %d/n", counter);  
17.     pthread_t thd1, thd2;  
18.     int ret;  
19.   
20.     //初始化  
21.     pthread_mutex_init(&counter_lock, NULL);  
22.     pthread_cond_init(&counter_nonzero, NULL);  
23.       
24.     ret = pthread_create(&thd1, NULL, decrement_counter, NULL); //创建线程1  
25.     if(ret){  
26.         perror("del:/n");  
27.         return 1;  
28.     }  
29.   
30.     ret = pthread_create(&thd2, NULL, increment_counter, NULL); //创建线程2  
31.     if(ret){  
32.         perror("inc: /n");  
33.         return 1;  
34.     }  
35.   
36.     int counter = 0;  
37.     while(counter != 10){  
38.         printf("counter(main): %d/n", counter); //主线程  
39.         sleep(1);  
40.         counter++;  
41.     }  
42.   
43.     pthread_exit(0);  
44.       
45.     return 0;  
46. }  
47.   
48. void *decrement_counter(void *argv)  
49. {  
50.     printf("counter(decrement): %d/n", counter);  
51.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
52.     while(counter == 0)  
53.         pthread_cond_wait(&counter_nonzero, &counter_lock); //进入阻塞(wait)，等待激活(signal)  
54.       
55.     printf("counter--(before): %d/n", counter);      
56.     counter--; //等待signal激活后再执行  
57.     printf("counter--(after): %d/n", counter);      
58.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);   
59.   
60.     return &estatus;  
61. }  
62.   
63. void *increment_counter(void *argv)  
64. {  
65.     printf("counter(increment): %d/n", counter);  
66.     pthread_mutex_lock(&counter_lock);  
67.     if(counter == 0)  
68.         pthread_cond_signal(&counter_nonzero); //激活(signal)阻塞(wait)的线程(先执行完signal线程，然后再执行wait线程)  
69.   
70.     printf("counter++(before): %d/n", counter);      
71.     counter++;   
72.     printf("counter++(after): %d/n", counter);      
73.     pthread_mutex_unlock(&counter_lock);  
74.   
75.     return &estatus;  
76. }  

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>pthread_mutex_t counter_lock; //互斥锁pthread_cond_t counter_nonzero; //条件变量int counter = 0;int estatus = -1;void *decrement_counter(void *argv);void *increment_counter(void *argv);//******* 主函数 *******//int main(int argc, char **argv){ printf("counter: %d/n", counter); pthread_t thd1, thd2; int ret; //初始化 pthread_mutex_init(&counter_lock, NULL); pthread_cond_init(&counter_nonzero, NULL); ret = pthread_create(&thd1, NULL, decrement_counter, NULL); //创建线程1 if(ret){ perror("del:/n"); return 1; } ret = pthread_create(&thd2, NULL, increment_counter, NULL); //创建线程2 if(ret){ perror("inc: /n"); return 1; } int counter = 0; while(counter != 10){ printf("counter(main): %d/n", counter); //主线程 sleep(1); counter++; } pthread_exit(0); return 0;}void *decrement_counter(void *argv){ printf("counter(decrement): %d/n", counter); pthread_mutex_lock(&counter_lock); while(counter == 0) pthread_cond_wait(&counter_nonzero, &counter_lock); //进入阻塞(wait)，等待激活(signal) printf("counter--(before): %d/n", counter); counter--; //等待signal激活后再执行 printf("counter--(after): %d/n", counter); pthread_mutex_unlock(&counter_lock); return &estatus;}void *increment_counter(void *argv){ printf("counter(increment): %d/n", counter); pthread_mutex_lock(&counter_lock); if(counter == 0) pthread_cond_signal(&counter_nonzero); //激活(signal)阻塞(wait)的线程(先执行完signal线程，然后再执行wait线程) printf("counter++(before): %d/n", counter); counter++; printf("counter++(after): %d/n", counter); pthread_mutex_unlock(&counter_lock); return &estatus;}

运行结果：

[[e-mail] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_cond2 pthread_cond2.c -lpthread

[[e-mail] pthread]$ ./pthread_cond2 

counter: 0

counter(main): 0

counter(decrement): 0

counter(increment): 0

counter++(before): 0

counter++(after): 1

counter--(before): 1

counter--(after): 0

counter(main): 1

counter(main): 2

counter(main): 3

counter(main): 4

counter(main): 5

counter(main): 6

counter(main): 7

counter(main): 8

counter(main): 9

 

详细解释，请见：http://blog.csdn.net/Sunboy_2050/archive/2010/11/24/6031723.aspx

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多线程的创建特殊数据键

参考代码：

[cpp] view plain copyprint?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <pthread.h>  
3. #include <unistd.h>  
4.   
5. pthread_key_t key; //声明参数key  
6.   
7. void echomsg(void *arg) //析构处理函数  
8. {  
9.     printf("destruct executed in thread = %u, arg = %p/n",   
10.                 (unsigned int)pthread_self(),  
11.                 arg);     
12. }  
13.   
14. void *child_1(void *arg)  
15. {  
16.     pthread_t tid;  
17.      
18.     tid = pthread_self();  
19.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
20.       
21.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  // 与key值绑定的value(tid)  
22.     printf("%s: thread %u returns %p/n",    // %p 表示输出指针格式   
23.                 (char *)arg,  
24.                 (unsigned int)tid,   
25.                 pthread_getspecific(key));  // 获取key值的value  
26.     sleep(1);  
27.     return NULL;  
28. }  
29.   
30. void *child_2(void *arg)  
31. {  
32.     pthread_t tid;  
33.      
34.     tid = pthread_self();  
35.     printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
36.       
37.     pthread_setspecific(key, (void *)tid);  
38.     printf("%s: thread %u returns %p/n",   
39.                 (char *)arg,  
40.                 (unsigned int)tid,   
41.                 pthread_getspecific(key));  
42.     sleep(1);  
43.     return NULL;  
44. }  
45.   
46. //******* 主函数 *******//  
47. int main(void)  
48. {  
49.     pthread_t tid1, tid2;  
50.       
51.     printf("hello main/n");  
52.       
53.     pthread_key_create(&key, echomsg); //创建key  
54.       
55.     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1"); //创建带参数的线程，需要强制转换  
56.     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
57.   
58.     sleep(3);  
59.     pthread_key_delete(key); //清除key  
60.     printf("bye main/n");  
61.       
62.     pthread_exit(0);  
63.     return 0;  
64. }  

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>pthread_key_t key; //声明参数keyvoid echomsg(void *arg) //析构处理函数{ printf("destruct executed in thread = %u, arg = %p/n", (unsigned int)pthread_self(), arg); }void *child_1(void *arg){ pthread_t tid; tid = pthread_self(); printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid); pthread_setspecific(key, (void *)tid); // 与key值绑定的value(tid) printf("%s: thread %u returns %p/n", // %p 表示输出指针格式 (char *)arg, (unsigned int)tid, pthread_getspecific(key)); // 获取key值的value sleep(1); return NULL;}void *child_2(void *arg){ pthread_t tid; tid = pthread_self(); printf("%s: thread %u enter/n", (char *)arg, (unsigned int)tid); pthread_setspecific(key, (void *)tid); printf("%s: thread %u returns %p/n", (char *)arg, (unsigned int)tid, pthread_getspecific(key)); sleep(1); return NULL;}//******* 主函数 *******//int main(void){ pthread_t tid1, tid2; printf("hello main/n"); pthread_key_create(&key, echomsg); //创建key pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1"); //创建带参数的线程，需要强制转换 pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2"); sleep(3); pthread_key_delete(key); //清除key printf("bye main/n"); pthread_exit(0); return 0;}

运行结果：

[[e-mail] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_setspecific pthread_setspecific.c -lpthread
[[e-mail] pthread]$ ./pthread_setspecific                                          
hello main
child_1: thread 1084229984 enter
child_1: thread 1084229984 returns 0x40a00960
child_2: thread 1094719840 enter
child_2: thread 1094719840 returns 0x41401960
destruct executed in thread = 1084229984, arg = 0x40a00960
destruct executed in thread = 1094719840, arg = 0x41401960
bye main

 

附加参考——函数原型：

Posix定义了两个API分别用来创建和注销TSD：

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *)) 注销一个TSD采用如下API：int pthread_key_delete(pthread_key_t key)int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer)
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key)参考网址：http://blog.sina.com.cn/s/blog_46d528490100lxm0.htmlhttp://xunet.blog.51cto.com/138167/22011（推荐）

 

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多线程的创建特殊数据键

参考代码：

[cpp] view plain copyprint?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <pthread.h>  
3. #include <unistd.h>  
4.   
5. pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT; //声明变量  
6.   
7. //once_run()函数仅执行一次，且究竟在哪个线程中执行是不定的  
8. //尽管pthread_once(&once,once_run)出现在两个线程中  
9. //函数原型：int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void))  
10. void once_run(void)  
11. {  
12.     printf("Func: %s in thread: %u/n",   
13.                 __func__,   
14.                 (unsigned int)pthread_self());  
15. }  
16.   
17. void *child_1(void *arg)  
18. {  
19.     pthread_t tid;  
20.   
21.     tid = pthread_self();  
22.     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run  
23.     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
24.   
25.     return NULL;  
26. }  
27.   
28. void *child_2(void *arg)  
29. {  
30.     pthread_t tid;  
31.   
32.     tid = pthread_self();  
33.     pthread_once(&once, once_run); //调用once_run  
34.     printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid);  
35.   
36.     return NULL;  
37. }  
38.   
39. //******* main *******//  
40. int main(void)  
41. {  
42.     pthread_t tid1, tid2;  
43.   
44.     printf("hello main/n");  
45.     pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1");  
46.     pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2");  
47.   
48.     pthread_join(tid1, NULL);  //main主线程等待线程tid1返回  
49.     pthread_join(tid2, NULL);  //main主线程等待线程tid2返回  
50.     printf("bye main/n");  
51.   
52.     return 0;  
53. }  

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT; //声明变量//once_run()函数仅执行一次，且究竟在哪个线程中执行是不定的//尽管pthread_once(&once,once_run)出现在两个线程中//函数原型：int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void))void once_run(void){ printf("Func: %s in thread: %u/n", __func__, (unsigned int)pthread_self());}void *child_1(void *arg){ pthread_t tid; tid = pthread_self(); pthread_once(&once, once_run); //调用once_run printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid); return NULL;}void *child_2(void *arg){ pthread_t tid; tid = pthread_self(); pthread_once(&once, once_run); //调用once_run printf("%s: thread %d returns/n", (char *)arg, (unsigned int)tid); return NULL;}//******* main *******//int main(void){ pthread_t tid1, tid2; printf("hello main/n"); pthread_create(&tid1, NULL, child_1, (void *)"child_1"); pthread_create(&tid2, NULL, child_2, (void *)"child_2"); pthread_join(tid1, NULL); //main主线程等待线程tid1返回 pthread_join(tid2, NULL); //main主线程等待线程tid2返回 printf("bye main/n"); return 0;}

运行结果：

[e-mail] pthread]$ gcc -Wall -o pthread_once pthread_once.c -lpthread
[[e-mail] pthread]$ ./pthread_once                                   
hello main
Func: once_run in thread: 1084229984
child_1: thread 1084229984 returns
child_2: thread 1094719840 returns
bye main