线程的创建与回收

ssz__2024-01-20 22:28

目录

一、线程的创建

进程：

线程：

线程特点：

一个进程中的多个线程共享以下资源：

每个线程私有的资源包括：

Linux线程库：

线程创建-pthread_create

二、线程的参数传递

线程结束-pthread_exit

线程查看tid函数

三、线程的回收

线程回收-pthread_join:

线程分离pthread_detach:

四、线程回收内存演示

一、线程的创建

进程：

  • 进程有独立的地址空间
  • Linux为每个进程创建task_struct
  • 每个进程都参与内核调度，互不影响

线程：

  • 进程在切换时系统开销大
  • 很多操作系统引入了轻量级进程LWP
  • 同一进程中的线程共享相同地址空间
  • Linux不区分进程、线程

线程特点：

  • 通常线程指的是共享相同地址空间的多个任务
  • 使用多线程的好处
  1. 大大提高了任务切换的效率
  2. 避免了额外的TLB&cache的刷新

一个进程中的多个线程共享以下资源：

  • 可执行的指令
  • 静态数据
  • 进程中打开的文件描述符
  • 当前工作目录
  • 用户PID
  • 用户组ID

每个线程私有的资源包括：

  • 线程ID（TID）
  • PC（程序计数器）和相关寄存器
  • 堆栈
  • 错误号（errno）
  • 优先级
  • 执行状态和属性

Linux线程库：

  • pthread线程库中提供了如下基本操作
  1. 创建线程
  2. 回收线程
  3. 结束线程
  • 同步和互斥机制
  1. 信号量
  2. 互斥锁

Linux线程不是通过内核实现的，而是通过pthread线程库实现的。

线程创建-pthread_create

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,const
    pthread_attr_t *attr,void *(*routine)(void *),void *arg);

成功返回0，失败时返回错误码

thread:线程对象

attr:线程属性，NULL代表默认属性

routine:线程执行的函数

arg:传递给routine的参数，参数是void *，注意传递参数格式

pthread_t pthread_self(void) 查看自己的TID

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int *testThread(char *arg)
{
    printf("This is a thread\n");
    return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int ret;
    ret = pthread_create(&tid,NULL,(void *)testThread,NULL); //testThread强制返回void *
    printf("This is main thread\n");
    sleep(1);
}

编译：

cpp 复制代码 
gcc creatP_t.c -lpthread

结果：

常见错误：

creatP_t.c: In function 'main':

creatP_t.c:14:36: warning: passing argument 3 of 'pthread_create' from incompatible pointer type [-Wincompatible-pointer-types]

ret = pthread_create(&tid,NULL,testThread,NULL);

^

In file included from creatP_t.c:1:0:

/usr/include/pthread.h:233:12: note: expected 'void * (*)(void *)' but argument is of type 'int * (*)(char *)'

解决方法：

ret = pthread_create(&tid,NULL,**(void *)**testThread,NULL); //testThread强制返回void *

注意：

  • 主进程的退出，它创建的线程也会推出
  • 线程创建需要时间，如果主进程马上退出，那线程不能得到执行

二、线程的参数传递

线程结束-pthread_exit

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
  • 结束当前线程
  • retval可被其他线程通过pthread_join获取
  • 线程私有资源被释放

线程查看tid函数

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int *testThread(char *arg)
{
    printf("This is a thread, pit = %d, tid = %lu\n",getpid(),pthread_self());
    pthread_exit(NULL);
    printf("after exit\n");
    //return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int ret;
    ret = pthread_create(&tid,NULL,(void *)testThread,NULL); //testThread强制返回void *
    printf("This is main thread, tid = %lu\n",tid);
    sleep(1);
}

运行结果：

获取线程id两种方法：

  1. 通过pthread_create函数的第一个参数；
  2. 通过在线程里面调用pthread_self函数

参数传递pthread_create:

cpp 复制代码 
pthread_create(pthread_t *thread,const
    pthread_attr_t *attr,void *(*routine)(void *),void *arg);

最后一个参数。

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void *testThread(void *arg)
{
    printf("This is a thread, pit = %d, tid = %lu\n",getpid(),pthread_self());
    printf("input arg = %d\n",*(int *)arg);//先将arg参数转换为int *指针类型，再通过*进行解引用
    pthread_exit(NULL);
    printf("after exit\n");
    //return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int ret;
    int arg = 5;
    ret = pthread_create(&tid,NULL,testThread,(void *)&arg); //testThread强制返回void *
    printf("This is main thread, tid = %lu\n",tid);
    sleep(1);
}

运行结果：

注意：void *不能直接进行* arg，要强制类型转换为*（int *）arg ,否则会产生如下错误：

值传递代码示例:

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void *testThread(void *arg)
{
    printf("This is a thread, pit = %d, tid = %lu\n",getpid(),pthread_self());
    printf("input arg = %d\n",(int)arg);//先将arg参数转换为int *指针类型，再通过*进行解引用
    pthread_exit(NULL);
    printf("after exit\n");
    //return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    int ret;
    int arg = 5;
    ret = pthread_create(&tid,NULL,testThread,(void *)arg); //此时arg表示指针指向的一个值
    printf("This is main thread, tid = %lu\n",tid);
    sleep(1);
}

编译会出现警告，但是不影响参数传递：

运行结果：

参数传递注意：

  1. 通过地址传递参数，注意类型的转换
  2. 值传递，这时候编译器会告警，需要程序员自己保证数据长度正确

创建多个线程代码示例：

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void *testThread(void *arg)
{
    printf("This is a thread, pit = %d, tid = %lu\n",getpid(),pthread_self());
    printf("input arg = %d\n",(int)arg);//先将arg参数转换为int *指针类型，再通过*进行解引用
    pthread_exit(NULL);
    printf("after exit\n");
    //return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid[5];
    int ret;
    int arg = 5;
    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
    {
        ret = pthread_create(&tid[i],NULL,testThread,(void *)i); //testThread强制返回void *
        printf("This is main thread, tid = %lu\n",tid[i]);
    }
    sleep(1);
}

运行结果：

注意：

若出现以下运行错误，

原因：栈被破坏了（数组越界）

三、线程的回收

运行代码实例：

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void *testThread(void *arg)
{
    printf("This is a thread, pit = %d, tid = %lu\n",getpid(),pthread_self());
    printf("input arg = %d\n",(int)arg);//先将arg参数转换为int *指针类型，再通过*进行解引用
    //pthread_exit(NULL);
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
    
    printf("after exit\n");
    //return NULL;
}
int main()
{
    pthread_t tid[5];
    int ret;
    int arg = 5;
    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++)
    {
        ret = pthread_create(&tid[i],NULL,testThread,(void *)i); //testThread强制返回void *
        printf("This is main thread, tid = %lu\n",tid[i]);
    }
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
}

用命令查看进程信息：

用命令查看线程信息：

线程回收-pthread_join:

cpp 复制代码 
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);

对于一个默认线程的线程A来说，线程占用的资源并不会因为执行结束而得到释放

  • 成功返回0，失败返回错误码
  • thread要回收的线程对象
  • 调用线程阻塞直到thread结束
  • *retval接受线程thread的返回值

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void *func(void *arg)
{
    printf("This is child thread\n");
    sleep(1);
    pthread_exit("thread return");
}
int main()
{
    void *retv;
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);
    
    pthread_join(tid,&retv);//线程没退出，此处一直阻塞状态
    printf("thread ret = %s\n",(char *)retv);
    sleep(1);
}

运行结果：

注意：

pthread_join是阻塞函数，如果回收的线程没有结束，则一直等待

线程分离pthread_detach:

cpp 复制代码 
int pthread_detach(pthread_t thread);

成功：0，失败：错误号

  • 指定该状态，线程主动与主控线程断开关系。线程结束后（不会产生僵尸线程）

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void *func(void *arg)
{
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("This is child thread\n");
    sleep(1);
    pthread_exit("thread return");
}
int main()
{
    void *retv;
    pthread_t tid[5];
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,func,NULL);
        //pthread_detach(tid);
    }
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
    
    
}

运行结果：

通过线程属性来设置分离态：

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void *func(void *arg)
{
    //pthread_detach(pthread_self());
    printf("This is child thread\n");
    sleep(1);
    pthread_exit("thread return");
}
int main()
{
    void *retv;
    pthread_t tid[5];
    int i;
    pthread_attr_t attr;
    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,func,NULL);
        //pthread_detach(tid);
    }
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
    
    
}

四、线程回收内存演示

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

void *func(void *arg)
{
    printf("This is child thread\n");
    sleep(25);
    pthread_exit("thread return");
}
int main()
{
    void *retv;
    pthread_t tid[100];
    int i;
   
    for (i = 0; i < 100; i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,func,NULL);
    }
    for (i = 0; i < 100; i++)
    {
        pthread_join(tid[i],&retv);
        printf("thread ret=%s\n",(char *)retv);
    }
    while (1)
    {
        sleep(1);
    }
}

代码运行期间：

查看进程Pid

使用top命令动态查看内存大小，可以看出内存会变小。

使用pthread_detach代码一样效果。

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