Linux学习——线程的控制

Niu_brave2024-03-11 13:26

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一，线程的创建

二，线程的退出

1，在子线程内return

2,使用pthread_exit(void*)

三，线程等待

四，线程获取自己的id值

五，线程取消

六，线程分离

一，线程的创建

在对进程控制之前，首先要做的便是创建一个线程。创建方法如下：

使用的创建方法叫做pthread_create。

参数介绍：

thread：线程id
attr：线程属性，直接设为null
start_routine ：函数指针
arg：这个参数会传递进start_routine的void*参数中。

例子：

cpp 复制代码 
 #include<iostream>
 #include<pthread.h>
 #include<unistd.h>
 using namespace std;

 void* hander(void* args)//新线程执行的方法
 {
     while(true)
     {
       sleep(1);
       cout << "i am new thread" << endl;
     }
 }

 int main()
 {
   pthread_t td;
   pthread_create(&td, nullptr, hander, nullptr);//创建好新线程以后，新线程会去执行传入的hander方法。

   while(true)//主线程会继续向下执行自己的方法
   {
     sleep(1);
     cout << "i am main thread" << endl;
   }
   return 0;
 }

执行这个代码以后结果如下：

在这里要注意，在使用g++编译时要加上-lpthread。因为线程库是一个第三方库，但是是安装在系统中的所以只需要-l便可以连接到pthread库。

二，线程的退出

1，在子线程内return

线程的退出有多种方式，先来看看最基本的一种退出方式，代码如下：

cpp 复制代码 
​
void *hander(void *args)
{
  string name = static_cast<const char *>(args);
  int cnt = 5;
  while (cnt--)
  {
    cout << "i am new thread" << name << endl;
    sleep(1);
  }
  return nullptr;//最基本的退出线程的方式便是直接在子线程内部使用return的方式退出
}

class data
{
public:
  char buf[64];
  int i;
};

int main()
{

  for (int i = 1; i <= NUM; i++) // 创建一批线程
  {
    data *m = new data();
    snprintf(m->buf, sizeof(m->buf), "%s:%d", "new thread", i);
    pthread_t td;
    pthread_create(&td, nullptr, hander, (void *)m->buf);
  }

  while (true)
  {
    cout << "-- -- -- -- -- -- -- --sucess -- -- -- -- -- -- -- " << endl;
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

​

在使用这种方式退出时，主线程在子线程退出以后还会继续执行。但是如果是子线程不退出而主线程先退出呢？像这样：

cpp 复制代码 
​
void *hander(void *args)
{
  string name = static_cast<const char *>(args);
  int cnt = 5;
  while (true)//子线程一直在死循环
  {
    cout << "i am new thread" << name << endl;
    sleep(1);
  }
  return nullptr;
}

class data
{
public:
  char buf[64];
  int i;
};

int main()
{

  for (int i = 1; i <= NUM; i++) // 创建一批线程
  {
    data *m = new data();
    snprintf(m->buf, sizeof(m->buf), "%s:%d", "new thread", i);
    pthread_t td;
    pthread_create(&td, nullptr, hander, (void *)m->buf);
  }

  int cnt = 5;
  while (cnt--)//主线程在cnt减到零时就退出
  {
    cout << "-- -- -- -- -- -- -- --sucess -- -- -- -- -- -- -- " << endl;
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

​

这样的话只要主线程退出了，这个进程都会直接结束。 如下：

2,使用pthread_exit(void*)

这个函数是线程库提供给我们的专门用于线程退出的函数，他的参数可以直接设置为nullptr。使用方式如下：

cpp 复制代码 
void *hander(void *args)
{
  string name = static_cast<const char *>(args);
  int cnt = 5;
  while (cnt--)
  {
    cout << "i am new thread" << name << endl;
    sleep(1);
  }
  pthread_exit(nullptr);//使用pthread_exit()退出线程。
}

class data
{
public:
  char buf[64];
  int i;
};

int main()
{

  for (int i = 1; i <= NUM; i++) // 创建一批线程
  {
    data *m = new data();
    snprintf(m->buf, sizeof(m->buf), "%s:%d", "new thread", i);
    pthread_t td;
    pthread_create(&td, nullptr, hander, (void *)m->buf);
  }

  while (true)
  {
    cout << "-- -- -- -- -- -- -- --sucess -- -- -- -- -- -- -- " << endl;
    sleep(1);
  }
  return 0;
}

使用pthread_exit退出的效果和在子线程内使用return退出的效果一样。

##注意## 线程的退出不能使用exit,因为exit的本质其实是向进程发信号，所以exit是专门用于进程退出的。同样的，线程的退出也不需要返回errno，因为如果一个线程因为异常退出的话整个进程都会退出，进程返回errno就可以了。

三，线程等待

和进程一样，线程也需要等待。等待的目的如下：

1，回收新线程对应的内核资源。

2，接收新线程返回的数据。

线程等待函数： int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)

thread:表示要等待线程的pid

reval:接收数据并将数据带出。

使用如下：

cpp 复制代码 
class thread
{
public:
  int _num;       // 线程的编号
  char _buf[64];  // 线程的名字
  pthread_t _tid; // 线程的id
};

void *start_routine(void *args)
{

  int cnt = 5;
  while (cnt--)
  {
    sleep(1);
    thread *_td = static_cast<thread *>(args);
    cout << "i am new thread:" << _td->_buf << ":" << _td->_num
         << ":" << _td->_tid << endl;
  }

  pthread_exit(nullptr);//线程退出
}

int main()
{
  vector<thread*> threads;
  for (int i = 1; i <= 10; i++)//创建线程
  {
    thread *td = new thread;
    td->_num = i;
    snprintf(td->_buf, sizeof(td->_buf), "%s-%d", "thread:", i);
    pthread_create(&td->_tid, nullptr, start_routine, (void *)td);
    threads.push_back(td);
  }

  for(auto e:threads)
  {
    void *ret = nullptr;
    pthread_join(e->_tid, &ret);//回收线程
    cout << "等待成功"
         << " tid:" << e->_tid << endl;
  }

  cout << "等待结束" << endl;

  return 0;
}

以上的代码便演示了如何用pthread_join进行线程的等待效果如下：

那该函数里面的里面的返回值有什么作用呢？其实这个返回值就是用来带出退出码的。过程如下：

添加打印退出码的信息以后结果如下：

那为什么reval的类型是二级指针类型呢？这其实是因为线程结束后，退出信息会写入到线程库内部。线程库内部的退出码便是void*类型的。此时我们要想的便是获取这个退出码了，如何获取呢？因为pthread_join()的返回值是int类型的，所以我们便不能直接让pthread_join()直接返回一个void*类型的变量，所以只能自己在用户层定义一个void*类型的retval然后retval的地址传入进去获取返回值了。

四，线程获取自己的id值

使用 pthread_t pthread_self(void)可以获取到当前线程的id值。

示例代码：

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <vector>
#include <unistd.h>
using namespace std;

void *Done(void *args)
{
    uint64_t i = (uint64_t)args;

    string name = "thread_" + to_string(i);

    sleep(1);

    cout << name << "id :" << pthread_self() << endl;//使用pthread_self()打印线程id值。

    
}

int main()
{
    vector<pthread_t> wait;
    for (uint64_t i = 1; i <= 4; i++)
    {
        pthread_t td;
        pthread_create(&td, nullptr, Done, (void *)i); // 创建线程
        wait.push_back(td);

        sleep(2);
    }

    for (auto e : wait) // 等待线程
    {
       pthread_join(e, nullptr);
        
    }
    return 0;
}

如果用16进制打印便是下面这样的：

其实线程的id就是一些地址。

五，线程取消

进行线程取消的函数叫做pthread_cancel(pthread_t thread)。线程取消的前提是线程先运行起来，然后才能取消。

实验代码：创建线程，然后取消一半线程，观察现象。

cpp 复制代码 
class thread
{
public:
  int _num;       // 线程的编号
  char _buf[64];  // 线程的名字
  pthread_t _tid; // 线程的id
};

void *start_routine(void *args)
{

  int cnt = 5;
  while (cnt--)
  {
    sleep(1);
    thread *_td = static_cast<thread *>(args);
    cout << "i am new thread:" << _td->_buf << ":" << _td->_num
         << ":" << _td->_tid << endl;
  }

  pthread_exit((void*)100);
}

int main()
{
  vector<thread *> threads;
  for (int i = 1; i <= 10; i++)
  {
    thread *td = new thread;
    td->_num = i;
    snprintf(td->_buf, sizeof(td->_buf), "%s-%d", "thread:", i);
    pthread_create(&td->_tid, nullptr, start_routine, (void *)td->_buf);
    threads.push_back(td);
  }

  for (int i = 0;i<threads.size()/2;i++)//取消一半的线程
  {
    pthread_cancel(threads[i]->_tid);
  }

    for (auto e : threads)//等待
    {
      void *ret = nullptr;
      pthread_join(e->_tid, &ret);
      cout << "等待成功"
           << " tid:" << e->_tid << "quit code: " << (long long)(ret) << endl;

      delete e;
    }

  cout << "等待结束" << endl;

  return 0;
}

运行结果如下：

可以看到如果取消线程，那线程还是会被等待然后退出，退出码是-1。其实这是一个宏：

六，线程分离

线程分离使用到的函数 int pthread_detach(pthread_t thread)。先来说明一下，新创建的线程默认是joinable的。但是如果我的主线程并不关心当前的线程的返回值，那当前的线程便与我无关。那我的主线程去等待当前的线程便对我的主线程是一种负担。这个时候便可以来进行线程分离。线程的分离方式有两种：1，主线程去分离子线程 2，子线程自己进行分离。

示例代码：

1，主线程进行分离

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<vector>
#include<unistd.h>
using namespace std;

void* Done(void* args)
{
    uint64_t i = (uint64_t)args;

    string name = "thread_" + to_string(i);

    int cnt = 5;
    while (cnt--)
    {
        sleep(1);
        cout << name << "running....." << endl;
        sleep(3);
    }
}

int main()
{
    vector<pthread_t> wait;
    for (uint64_t i = 1; i <= 4; i++)
    {
        pthread_t td;
        pthread_create(&td, nullptr, Done, (void*)i);//创建线程
        wait.push_back(td);
        sleep(3);//先休眠三秒，再进行线程分离
        pthread_detach(td);//主线程子集分离
    }

    for(auto e:wait)//等待线程
    {
       int n =  pthread_join(e,nullptr);
       cout << n << " " << endl;//打印等待的返回值，0表示成功，其它表示失败。
    }
        return 0;
}

2，子线程自己主动分离

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <vector>
#include <unistd.h>
using namespace std;

void *Done(void *args)
{
    uint64_t i = (uint64_t)args;

    string name = "thread_" + to_string(i);

    pthread_detach(pthread_self()); // 子线程自己自动分离

    int cnt = 5;
    while (cnt--)
    {
        cout << name << "running....." << endl;
        sleep(1);
    }
}

int main()
{
    vector<pthread_t> wait;
    for (uint64_t i = 1; i <= 4; i++)
    {
        pthread_t td;
        pthread_create(&td, nullptr, Done, (void *)i); // 创建线程
        wait.push_back(td);
    }

    for (auto e : wait) // 等待线程
    {
        int n = pthread_join(e, nullptr);
        cout << n << " " << endl; // 打印等待的返回值，0表示成功，其它表示失败。
    }
    return 0;
}
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