C/C++ 线程超详细讲解（系统性学习day10）

news2024/11/17 12:45:38

前言

一、线程基础

1.概念

2.一个进程中多个线程特征

2.1 线程共有资源

2.2 线程私有资源

3.线程相关的api函数

3.1 创建线程

创建线程实例代码如下：

需要特别注意的是：

-lpthread和-pthread的区别

3.2 给线程函数传参

传参实例代码如下：

3.3 给线程收尸

收尸实例代码如下：

二、线程状态转换函数说明

1.初始化条件休眠

2.条件休眠，挂起线程

3.唤醒线程

4.设置取消状态

5.设置取消方式

6.取消线程

三、线程状态转换图片（如图清晰可见）

总结

前言

线程指的是在一个进程中独立执行的最小单位。简单来说，线程是进程中的一个执行流，可以理解为执行程序的一条执行路径。本篇文章将对线程进行超详细讲解。

一、线程基础

1.概念

（1）线程：在进程空间中执行，也是一个动态的过程。

（2）一个进程对应一个程序，一个线程对应程序中的一个函数

（3）线程是该函数的一次在执行过程，该函数称为线程函数。

2.一个进程中多个线程特征

2.1 线程共有资源

（1）可执行的指令(.text)
（2）静态数据(.data/.bss/.heap)
（3）进程中打开的文件描述符
（4）信号处理函数
（5）当前工作目录
（6）用户ID
（7）用户组ID

2.2 线程私有资源

（1）线程ID (TID)
（2）PC(程序计数器)和相关寄存器
（3）堆栈
（4）局部变量
（5）返回地址
（6）错误号 (errno)
（7）信号掩码和优先级
（8）执行状态和属性

3.线程相关的api函数

3.1 创建线程

头文件：

#include <pthread.h>
Compile and link with -pthread.

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
//参数1 ----- 保存线程id的变量的地址
//参数2 ----- 线程属性，一般为NULL，表示使用默认属性
//参数3 ----- 线程函数指针，必须是下面的格式：
           void * xxx_fun (void * arg)
           {
                  线程执行代码
           }
//参数4 ----- 传给线程函数的参数
//返回值 ---- 成功：0 ，失败：错误码

创建线程实例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void* fun(void* arg)
{
    int i;

    for(i = 0; i  < 7; i++){
        printf("我是fun\n");
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

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

    //fun();
    if(pthread_create(&tid,NULL,fun,NULL)){
        perror("pthread_create");
        exit(1);
    }
    for(i = 0; i  < 7; i++){
        printf("我是主函数\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

需要特别注意的是：

编译时，需要链接线程库
gcc pthread_create.c -o pthread_create -lpthread

-lpthread和-pthread的区别

两个选项都是用于链接 pthread 库的选项，但它们有一些细微的差别。

-lpthread 是告诉链接器去链接 pthread 库，这是一个标准的链接选项，可以用于链接任何库。

-pthread 是告诉编译器在编译时需要使用 pthread 库，这是一个非标准的编译选项，只能在支持它的编译器上使用。

在大多数情况下，使用 -lpthread 是更好的选择，因为它是标准的链接选项，可以在不同的编译器和操作系统上使用。而 -pthread 只能在支持它的编译器上使用。

3.2 给线程函数传参

传参实例代码如下：

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

typedef struct{
    int sno;
    char name[20];
    float score;
}St;

void* fun(void* arg)
{
    St *p = (St*)arg;
    //printf("%d\n",*(int*)arg);
    //printf("%s\n",(char*)arg);
    printf("%d %s %.2f\n",p->sno,p->name,p->score);
    return 0;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid;
    //int a = 120;
    //char str[] = "hello world";
    St s = {1001,"peter",98.56};

    if(pthread_create(&tid,NULL,fun,&s)){
	perror("pthread_create");
	exit(1);
    }
    
    sleep(1);
    return 0;
}

3.3 给线程收尸

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
//参数1 ---- 线程的id
//参数2 ---- 保存线程返回值的指针变量的地址
//返回值 ---- 成功：0，失败：错误码

收尸实例代码如下：

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

typedef struct{
    int sno;
    char name[20];
    float score;
}St;

void* fun(void* arg)
{
    static int a = 112200;
    St *p = (St*)arg;
    //printf("%d\n",*(int*)arg);
    //printf("%s\n",(char*)arg);
    printf("%d %s %.2f\n",p->sno,p->name,p->score);
    return &a;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int *p;
    //int a = 120;
    //char str[] = "hello world";
    St s = {1001,"peter",98.56};

    //创建子线程
    if(pthread_create(&tid,NULL,fun,&s)){
	perror("pthread_create");
	exit(1);
    }
    
    //给指定线程收尸，如果子线程没有结束，则主线程阻塞
    //if(pthread_join(tid,NULL)){
    if(pthread_join(tid,(void**)&p)){
	perror("pthread_join");
	exit(1);
    }
    printf("*p = %d\n",*p);

    return 0;
}

二、线程状态转换函数说明

1.初始化条件休眠

头文件：#include <pthread.h>

int pthread_cond_init (pthread_cond_t * __cond,const pthread_condattr_t * __cond_attr)
* 功能：初始化条件休眠
* 参数：
   pthread_cond_t * __cond - 指向被初始化的条件变量
   const pthread_condattr_t * __cond_attr- 指向条件变量的属性，使用默认值NULL
* 返回值：
   失败：负数，绝对值是错误码

2.条件休眠，挂起线程

头文件：#include <pthread.h>

int pthread_cond_wait (pthread_cond_t * __cond, pthread_mutex_t *__mutex);
* 功能：条件休眠，挂起线程（调用该函数的线程被阻塞了，函数不返回，且休眠状态）
* 参数：
   pthread_cond_t * __cond - 指向条件变量
   pthread_mutex_t *__mutex- 指向互斥锁
* 返回值：
   失败：负数，绝对值是错误码

3.唤醒线程

头文件：#include <pthread.h>

int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *__cond);
* 功能：唤醒线程（调用该函数的唤醒被pthread_cond_wait阻塞的线程）
* 参数：
pthread_cond_t * __cond - 指向条件变量
* 返回值：
失败：负数，绝对值是错误码

4.设置取消状态

头文件：#include <pthread.h>

int pthread_setcancelstate (int __state, int *__oldstate);
* 功能：设置取消状态
* 参数：
   int __state - 使能还不使能
           使能取消线程，PTHREAD_CANCEL_ENABLE
   int *__oldstate- 保存老状态
* 返回值：
   失败 - 负数绝对值是错误码

5.设置取消方式

头文件：#include <pthread.h>

int pthread_setcanceltype (int __type, int *__oldtype);
* 功能：设置取消方式
* 参数：
   int __type - 取消方式
           PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS - 异步取消
           PTHREAD_CANCEL_DEFERRED - 取消延迟
   int *__oldtype- 保存老方式
* 返回值：
   失败 - 负数绝对值是错误码