Linux多线程之线程控制

news2024/10/2 17:16:44

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目录

一、pthread_crate

二、pthread_join

三、pthread_exit和pthread_cancel

四、关于线程id的探索

五、pthread_self

六、线程的局部存储

七、线程调用execl

八、分离线程

一、pthread_crate

大部分上篇文章已经详细说过了，这里仅做补充

在多进程中，我们不知道父子进程谁先运行，同样的，多线程也是随机的

线程异常的情况下

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

using namespace std;

void *threadRoutine(void *args)
{
    while (1)
    {
        cout << "新线程：" << (char *)args << "running..." << endl;
        sleep(1);
        int a = 100;
        a/=0;
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    while (1)
    {
        cout << "main线程："
             << "running..." << endl;
        sleep(1);
    }
}

这个时候我们就会发现，程序异常了，出现了8号信号，所以我们可以得出结论

线程一旦异常，都可能导致进程整体退出。

二、pthread_join

线程在创建并执行的时候，线程也是要进行等待的！如果主线程不等待，即会引起类似于进程的僵尸问题，导致内存泄漏！

int pthread_join(pthread_t thread,void **retval)
  • 参数一：线程id
  • 参数二：输出型参数，用于获取次线程的退出结果，如果不关心，可以传递 nullptrr
  • 返回值：失败返回错误码，成功为0

在调用了之后，我们的主线程会默认的阻塞，并等待新线程退出

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

using namespace std;

void *threadRoutine(void *args)
{
    int i = 0;
    while (1)
    {
        cout << "新线程：" << (char *)args << "running..." << endl;
        sleep(1);
        if (i++ == 10)
            break;
    }
    cout<<"新线程退出"<<endl;
    return nullptr;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    pthread_join(tid, nullptr);
    cout << "主线程正在等待...主线程成功退出" << endl;
}

在新线程退出的时候，我们可以返回特定的值，但是需要强转一下，如（void*)10，那么这是返回给谁呢？答案是谁等你就给谁，一般是给主线程的，所以我们可以这样写来获取新线程的返回值

void *threadRoutine(void *args)
{
    int i = 0;
    while (1)
    {
        cout << "新线程：" << (char *)args << "running..." << endl;
        // sleep(1);
        if (i++ == 10)
            break;
    }
    cout << "新线程退出" << endl;
    return (void *)10;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    void *ret = nullptr;
    pthread_join(tid, &ret);
    cout << "主线程正在等待...主线程成功退出,新线程的返回值：" << (long long)ret << endl;
}

线程等待是不需要关心是否有异常的，因为新线程崩溃了，主线程也崩溃了

三、pthread_exit和pthread_cancel

线程终止的话是不能用exit的，这个是终止进程的，一旦调用，exit直接把进程终止了

void pthread_exit(void *retval);
  • 参数一：用于传递线程退出时的信息

或者我们可以用这个函数进行线程取消

int pthread_cancel(pthread_t thread)
  • 参数一：线程id
  • 如果想取消谁调用这个函数填入对应的线程id就可以了
  • void *threadRoutine(void *args)
{
    while (1)
    {
        cout << "新线程：" << (char *)args << "running..." << endl;
        sleep(1);
        
    }
    cout << "新线程退出" << endl;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    int count=0;
    while (1)
    {
        cout << "main线程："<< "running..." << endl;
        sleep(1);
        count++;
        if(count==5) break;
    }
    pthread_cancel(tid);
    cout<<"线程取消"<<tid<<endl;
    void *ret = nullptr;
    pthread_join(tid, &ret);
    cout << "主线程正在等待...主线程成功退出,新线程的返回值：" << (long long)ret << endl;
}

这其中有几个细节需要注意

  •  线程被取消join的时候，退出码是-1，
  • 一般是在保证新线程运行起来了，后来不需要了才需要用这个接口
  • 不要用这个接口，用新线程取消主线程 

四、关于线程id的探索

当我们打印一个线程id之后可以发现，线程id是这个样子的，是一个非常大的整数

原因是因为它本质是一个地址！

上篇文章说过pthread会个线程提供一个用户层的栈结构，这个线程id就是栈结构的起始地址，对应的就是在库内部对应的相关属性的起始地址。

对于主线程来说直接用内核级栈结构，对于新线程来说则用的是共享区内部提供的用户层栈结构，这样就可以保证每个线程的栈是独立的了，并且还不和但执行流的进程相冲突

五、pthread_self

这个接口很简单，就是哪个线程掉的我，直接就获取对应线程的线程id

void *threadRoutine(void *args)
{
    while (1)
    {
        cout << "新线程：" << (char *)args << "running..." << pthread_self() << endl;
        sleep(1);
    }
    cout << "新线程退出" << endl;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    printf("%lu,%p", tid, tid);
    cout << endl;
    int count = 0;
    while (1)
    {
        cout << "main线程："
             << "running..." << pthread_self() << endl;
        sleep(1);
        count++;
        if (count == 5)
            break;
    }
    pthread_cancel(tid);
    cout << "线程取消" << tid << endl;
    void *ret = nullptr;
    pthread_join(tid, &ret);
    cout << "主线程正在等待...主线程成功退出,新线程的返回值：" << (long long)ret << endl;
}

注意：这里不推荐使用pthread_cancel调用pthread_self来自己取消自己

六、线程的局部存储

在进程中，两个进程调用同一个变量会发生写时拷贝，但是在线程中却不是这样的

int g_val = 0;

void *threadRoutine(void *args)
{
    while (1)
    {
        cout << (char *)args << " : " << g_val++ << " &: " << &g_val << endl;
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    while (1)
    {
        cout << "新线程： " << g_val << "&" << &g_val << endl;
        sleep(1);
    }
}

我们的地址是一样的，所以我们的全局变量是被多线程共享的

但是也可以变成私有的，只需要在全局变量前加上__thread就可以了如：

__thread int g_val=0;

我们就可以看到每个线程都有属于自己的全局变量了

  • __thread：修饰全局变量，带来的结果就是让每一个线程各自拥有一个全局变量--线程的局部存储

七、线程调用execl

在进程时调用这个函数只是把内存中和磁盘上的数据替换掉，那么在线程中就是直接将我们所对应的代码和数据全部替换！会影响其他线程，把其他线程终止，然后直接就去调用替换的程序了，就等同于这个进程调用execl进行程序替换

八、分离线程

在进行join时，我们的主线程是必须要的等待的，也可以看到OS并没有给我们更多的选项，可是如果我们不想等待呢?那么我们就可以进行我们的分离线程

  • 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，自动释放线程资源。
int pthread_detach(pthread_t thread);
  • 参数一：线程id

用法如下

__thread int g_val = 0;

void *threadRoutine(void *args)
{
    pthread_detach(pthread_self());
    while (1)
    {
        cout << (char *)args << " : " << g_val++ << " &: " << &g_val << endl;
        sleep(1);
        break;
    }
    pthread_exit((void *)10);
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, (void *)"thread 1");
    while (1)
    {
        cout << "新线程： " << g_val << "   &" << &g_val << endl;
        sleep(1);
        break;
    }
    long long n = pthread_join(tid, nullptr);
    cout << "n:" << n << "错误码" << strerror(n) << endl;
}

如果我们强行join的话，就会产生报错，错误码是非法的参数

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