一、wait函数

1.wait函数

#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);

wait函数有两个作用：

1.获取子进程 的退出状态

当父进程要获取子进程的退出状态时，子进程里需要使用exit函数（exit（退出状态值）退出状态值只有低八位有效，有效值的范围为0~255；

父进程通过wait或者waitpid函数来获取到推出状态值

wait函数中有系统定义的宏：

• WIFEXITED(status): 如果子进程正常退出，则返回非零值。
• WEXITSTATUS(status): 在子进程正常退出时，提取子进程的退出状态。

• WIFSIGNALED(status)

  • 说明：如果子进程是因为接收到一个未捕获的信号而终止的（即异常终止），则返回非零值。
  • 用途：检查子进程是否因为信号而异常终止。

• WTERMSIG(status)

  • 说明：在子进程异常终止的情况下（即 WIFSIGNALED(status) 为真），此宏返回导致子进程终止的信号编号。
  • 用途：获取导致子进程异常终止的信号编号。

2.回收资源

注意点：wait本身是一个阻塞操作，会使调用者阻塞。

2.waitpid函数

waitpid函数与wait函数有类似的作用。

#include <sys/wait.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

参数说明

• pid:

  • pid > 0: 等待进程ID等于 pid 的那个子进程。
  • pid == 0: 等待进程组ID与调用进程相同的任意子进程。
  • pid < -1: 等待进程组ID等于 |pid|（绝对值）的任意子进程。
  • pid == -1: 等待任意子进程（相当于调用 wait 函数）。

• status:

  • 指向一个整数，用于存储子进程的退出状态。与 wait 函数相同，若不关心状态，可以传入 NULL。

• options:

  • 提供额外的选项来控制函数的行为。常见的选项有：
    • WNOHANG: 如果没有子进程退出，则立即返回，不等待，即非阻塞状态。

返回值

• 成功时返回子进程的进程ID（PID）。
• 如果没有子进程符合指定的条件，waitpid 返回 0（当 options 包含 WNOHANG 时）。
• 如果调用失败（例如，pid 不合法），则返回 -1 并设置 errno。

阻塞和非阻塞

阻塞状态下，父进程会等待子进程的状态发生改变，才会执行父进程后面的逻辑

非阻塞状态下，父进程会去查看子进程的状态是否发生改变，父进程不阻塞，整个父进程的逻辑继续往下执行。

非阻塞必须套在循环中，确保可以一直轮询子进程的状态。

二、线程

1.线程的概念

        “线程是CPU使用的基本单元,它由线程ID、程序计数器、寄存器集合和栈组成。它
与属于同一进程的其他线程共享代码段、数据段和其他操作系统资源,如打开文件和信号。
一个传统重量级(heavyweight)的进程只有单个控制线程。如果进程有多个控制线程,那
么它能同时做多个任务。”

线程又称为轻量级进程（light weight process）它是进程（Process）中的一个子任务.

线程和进程的关系：

        进程与线程之间的关系可以总结为：进程包含线程，一个进程至少包含一个线程（即主线程），多个线程在同一进程中并发执行任务。

        线程结束但是 进程不一定结束。

线程和进程的区别：

进程是资源分配的基本单位：每个进程都有自己独立的内存空间、文件描述符、全局变量、代码段等资源。操作系统为每个进程分配这些资源，确保进程之间的隔离和独立性。

 线程是CPU调度和执行的基本单位：线程是运行在进程内部的执行单元。一个进程可以包含一个或多个线程，所有线程共享进程的资源，但它们可以独立调度和执行。每个线程有自己的栈空间、寄存器和程序计数器，但它们共享同一进程的内存地址空间和其他资源。

为什么要用线程：使用线程可以大幅度的提高程序的运行速度和减少空间占用，使用多线程创建线程和调度都占用的资源都比多进程占用的资源少

2.线程的组成

线程上下文包含线程在执行时所需的所有信息。它通常包括：

• 线程ID（Thread ID）：线程唯一的标识符
• 程序计数器（Program Counter, PC）：指示当前线程执行的指令地址。每个线程都有自己的程序计数器，以确保线程能从上次停止的位置继续执行。
• 栈（Stack）：用于存储线程的局部变量、函数调用信息（如返回地址和调用者的上下文）等。每个线程有自己的栈，以支持线程的函数调用和局部变量存储。
• 寄存器（Registers）：线程的寄存器用于存储计算结果、地址等信息。每个线程有独立的寄存器集合。

3.线程编程

a. 线程创建

• pthread_create
  • 功能：创建一个新线程。

  • int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                       void *(*start_routine)(void*), void *arg);
    

  • 参数：
    • thread：指向pthread_t类型的变量，用于接收新线程的ID。
    • attr：线程的属性，通常为NULL使用默认属性（可结合性）(可结合性和分离属性)
    • 默认属性 结束后需要手动进行回收
    • 分离属性 结束后自动回收
    • start_routine：线程执行的函数， 函数指针 必须接受一个void*类型的参数并返回void*。本质上是一个函数的名称，该函数也被成为线程回调函数，通常需要调用者自己实现。
    • arg：传递给start_routine的参数。
  • 返回值：0表示成功，其他值表示错误代码。

线程创建成功后，关系如图所示

 主函数所在的执行流称为主线程，其他的线程执行流称为子线程 。

各个线程间的地位是对等的。

pthread_self()函数可以获取到调用该函数的线程的tid。

b.线程的执行体现在线程的执行函数中（回调函数）

b.线程的退出

pthread_exit

• 功能：终止调用线程，并返回一个值给线程的调用者。
•  

  void pthread_exit(void *retval);
  

• • 参数：
    • retval：线程的返回值，可以是任何void*类型的指针。
  • 返回值：无返回值。调用pthread_exit后线程立即结束。

如果用在main函数中 表示结束主线程 

主线程结束不代表进程结束，

当主线程结束后，进程会在其余线程都结束后才会结束。

• pthread_join

  • 功能：等待指定线程结束，并获取线程的返回值。
  •  

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

  • 参数：
    • thread：要等待的线程ID。
    • retval：指向void*类型的指针，用于接收线程的返回值。
  • 返回值：0表示成功，其他值表示错误代码。
• 注意：

  线程退出时,可以带出退出状态值,
  但是传的是,退出状态值对应空间的地址