1.POSIX线程库

1. 与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”开头的
2. 要使用线程库中的函数，要通过引入头文件<pthread.h>
3. 链接这些线程函数库时要使用编译器命令的“-lpthread”选项

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2.创建线程-pthread_create()

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

1. thread:是一个输出型参数，返回线程ID，常用来保存线程id（无符号长整形）
2. attr:设置线程的属性，attr为NULL表示使用默认属性，一般都是NULL
3. start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数
4. 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

pthread_self函数

pthread_self()函数可以返回当前线程的id，这是一个地址，所以我们用十六进制打印这个地址

代码举例

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
using namespace std;

void *thread_run(void* args)
{
    char *s = (char*)args; //首先要将void*的参数转成对应的类型
    while(1)
    {
        cout << "Get the param :" << s << endl;
        printf("new thread id: 0x%x\n", pthread_self());
        sleep(2);
    }
}

int main()
{
    char *s = new char[6];
    strcpy(s,"zebra");
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_run, s);


    while(1){
        printf("main thread id: 0x%x\n", pthread_self());
        sleep(2);
    }
}

结果分析

        可以看到，主线程的线程id和新线程的线程id是不同的，而且是地址，同时我们可以发现参数zebra成功传递到了thread_run函数中。

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3.线程等待-pthread_join（主线程等待新线程）

        一般而言，线程也是需要被等待的，如果不等待，可能会导致类似于"僵尸进程"的问题

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。

功能：等待线程结束，调用该函数的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止（也就是主线程阻塞式等待id为thread的进程终止）

原型

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

参数

1. thread：线程ID
2. value_ptr：是一个输出型参数，返回线程执行完函数后的返回值（这个函数的返回值也就是这个线程的返回值），我们创建函数的时候，传入的线程执行函数返回值是void*的，所以这里定义一个指向void*类型变量的指针。

返回值：成功返回0；失败返回错误码

e.g.：主线程等待其他线程执行完毕后才能继续执行（只能用这种for循环的方式，一个个等）：

注：如果在c++中，虽然可以把int转换成void*类型，但是无法将void*转回int，会报错，因为你是64位机器，void*是8字节，int是4字节，会有精度丢失，c++不允许这种精度丢失，c语言允许。

所以如果在c++中，如果我们要使用void*类型的8个字节存储实际内容（void*类型本身就可以充当容器），我们需要使用long，将void*转成long类型，然后再转回去，不会有精度丢失，因为long在64位下是8字节

代码举例（使用void*存储参数的值）

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
const int NUM = 10;
void *run(void *param)
{
    // int data = *(int*)param;  //如果在c++中，虽然可以把int转换成void*类型，但是无法将void*转回int，会报错，因为你是64位机器，void*是8字节，int是4字节，会有精度丢失，c++不允许这种精度丢失，c语言允许
    // 所以如果在c++中，我们需要使用long，将void*转成long类型，然后再转回去，不会有精度丢失，因为long在64位下是8字节
    long data = (long)param;
    printf("current thread is %d\n",data);
    return (void*)data;
}

int main()
{
    pthread_t tid[NUM];
    for (int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,run,(void*)i);
        usleep(100000);
    }
    void *status = NULL;
    int ret = 0;
    for(int i = 0; i < NUM; i++)
    {
        ret = pthread_join(tid[i],&status);
        printf("ret: %d, status: %d\n", ret, (long)status);
    }

    return 0;
}

结果分析

从结果中可以看出

        1.我们将参数i转换成void*类型，传到run方法内部，然后强转成long后，可以成功获取到参数i的值。

        2.pthread_join函数可以等待线程，并通过一个输出型参数获取函数的返回值，也就是线程的返回值。

注意：我们创建线程执行完对应的函数后，有三种情况：

1.代码跑完结果对

2.代码跑完结果不对

3.代码异常了

前两种pthread_join可以通过输出型参数status来判断代码结果是否正确，并作出处理

第三种代码异常，pthread_join不需要处理，处理异常是进程来做的。

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 4.线程终止的方案

1．函数中return

        a. main函数退出return的时候代表主线程and进程退出

        b.其他线程函数return，只代表当前线程退出

2．新线程通过pthread_exit终止自己( vs exit是终止进程，不要在其他线程中调用，如果你就想终止一个线程的话! !)

3.一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

（1）.pthread_exit函数

功能：终止调用该函数的线程

原型

void pthread_exit(void *value_ptr);

参数

value_ptr:value_ptr不要指向一个局部变量，一个输入型参数。这个参数会作为线程退出后的返回值

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）

        注意：pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

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（2）.pthread_cancel函数

功能：取消一个执行中的线程，取消线程ID为传入参数的线程

原型

int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数

thread:线程ID（可以在创建的时候用变量把线程id保存下来，在这里就可以拿来用）

返回值：成功返回0；失败返回错误码

注意事项：

取消线程以后，线程退出的返回值是-1（对应的是PTHREAD_CANCELED宏）

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5.线程分离-pthread_detach函数

1. 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。
2. 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，自动释放线程资源

线程分离，分离之后的线程不需要被join（不能被join），运行完毕之后，会自动释放Z状态的pcb

int pthread_detach(pthread_t thread);

可以是线程组内其他线程对目标线程进行分离，也可以是线程自己分离:

pthread_detach(pthread_self());

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6.pthread中的线程id与Linux内核中的轻量级线程id的区别

        我们看到的库里面的线程id是pthread库的线程id，不是Linux内核中的LWP（light weight process），pthread库的线程id是一个内存地址，而Linux内核中的LWP是一个数值。

1.我们使用多线程需要用到pthread库，这是一个采用动态链接的共享库，加载到内存最后都放在栈和堆之间的共享区（共享内存，动态库都是放在这里的），内存中只有一份。（通过线程自己的页表映射到同一个物理空间）

        每个线程都要有运行时的临时数据，每个线程都要有自己的私有栈结构，描述线程的用户级控制块。

2.每一个新线程创建的时候，都会在pthread库里创建一个pthread结构体（每个线程都使用虚拟地址空间-mm_struct，注意task_struct包括mm_struct，每个线程有一个task_struct也就是PCB，其内部的mm_struct里面的共享区里面存放有所有线程的pthread结构体），用来保存线程的相关信息（线程的用户级数据，线程的私有栈），有100个线程，那在共享区内部的pthread库里面就会有100个用来保存pthread信息的结构体。

        在这个pthread库中，如何快速找到对应的pthread结构体呢，只要拿到线程id就行，线程id就是pthread结构体的地址，只要拿到这个地址，我们就可以很轻松地找到pthread，获取线程运行时的用户级数据。

3.用户层调用pthread_create创建一个线程的时候，会在共享区内部创建一个pthread结构体，保存线程的栈，用户级数据（临时数据）等信息；返回给用户的线程id就是这个pthread结构体的地址。同时，在Linux内核中，也要为线程创建对应的pcb（CPU调度由pcb说了算）。其中，也要创建一个与当前线程id对应的lwp（在pthread结构体里面保存lwp，内核的pcb里面保存线程id，也就是pthread结构体的地址）。

用户级线程1:1式的和Linux内核中的轻量级线程对应，这就是Linux实现线程的方式。