二、线程操作

注意

使用 pthread 系列函数编译时，必须手动链接线程库：

bash 复制代码

gcc test.c -o test -pthread

不加 -pthread 会出现编译 / 运行异常。

为什么必须加 -pthread

-pthread 不只是单纯链接 -lpthread，它同时做两件事：

链接阶段：链接 libpthread 线程库，提供 pthread_create / pthread_self / pthread_exit 等函数的实现；

编译预处理阶段：定义宏、调整线程安全的标准库行为（如 errno 线程局部存储、锁实现）。

线程操作

(1) `pthread_create` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

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

2. 返回值

成功：返回 0；
失败：返回对应错误编号 (不是之前说的 errno ，获取错误号信息 strerror)，*thread 数据无效。

3. 参数

pthread_t *thread
输出参数：创建成功后，新线程 ID 会存入该指针指向内存；创建失败时，*thread 内容未定义。
const pthread_attr_t *attr
线程属性结构体指针：
- 非 NULL：使用结构体中自定义属性创建线程，结构体需先用 pthread_attr_init() 初始化；
- NULL：采用系统默认线程属性。
void *(*start_routine)(void *)
线程入口函数，线程启动后执行该函数，返回值为 void*。
void *arg
传递给入口函数 start_routine 的唯一参数。

4. 作用

在调用进程中创建并启动一条新线程。

2. 样例 (创建一个子线程)

准备一个 pthread_create.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

void * handle(void * arg)
{
    printf("子线程已创建...\n");
    printf("参数arg: %d\n", *(int *)arg);

    return NULL;
}

int main()
{
    // 创建新线程
    pthread_t thread;
    int num = 10;

    int tid = pthread_create(&thread, NULL, handle, (void *)&num);
    if(tid != 0)
    {
        char * str = strerror(tid);
        printf("%s\n", str);
    }

    for(int i=0; i < 3; i++)
    {
        printf("pid: %d, i: %d\n", getpid(), i);
    }

    sleep(1);

    return 0;
}

注意上面的代码部分只有 handle 函数部分是子线程独立运行的代码段。

(2) `pthread_self` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

2. 参数：无参数。

3. 返回值

该函数调用永远成功，返回调用者线程的 ID（类型为 pthread_t）。

4. 作用

获取当前调用进程的 ID 。

(3) `pthread_exit` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *retval);

2. 参数

retval：线程退出返回值指针
- 作用：存放线程结束后要传递给其他线程的返回数据；
- 接收方式：其他线程调用 pthread_join(&tid, &res)，res 会接收该指针。
- 取值规则：
  - 若不需要返回数据，传 NULL；
  - 若要传递数据，不能传入栈局部变量地址（线程销毁后栈会释放，内存失效），建议传全局变量 / 堆内存地址；

3. 返回值

函数无返回值，调用后当前线程立刻终止，代码不会回到调用 pthread_exit 的下一行继续执行。

4. 作用

终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程。

2. 样例

创建一个 pthread_exit.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

void * rollback(void * arg)
{
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());

    return NULL;
}

int main()
{
    // 创建新线程
    pthread_t tid;
    int arg = 10;

    int ret = pthread_create(&tid, NULL, rollback, (void *)&arg);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }

    // 主线程
    for(int i = 1; i < 3; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("tid: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    // 终止主线程
    pthread_exit(NULL);

    printf("main thread die...\n");
    
    return 0;
}

可以看到 "main thread die..." 并没有输出，因此可以得到终结线程后的代码将不会执行。

(4) `pthread_join` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

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

2. 参数

pthread_t thread
- 待等待的目标线程 ID；
- 限制：该线程必须是 joinable（默认新建线程都是 joinable，调用 pthread_detach 后不可 join）。
void **retval
- 输出型二级指针，用于接收目标线程的退出返回值；
- 传 NULL：代表不需要接收线程退出结果；
- 非空：会写入 pthread_exit() 传入的指针，线程被取消则写入 PTHREAD_CANCELED。

3. 返回值

成功：返回 0；
失败：返回对应错误编号。

4. 作用

该函数会阻塞等待参数 thread 指定的线程终止。

2. 样例

创建一个 pthread_join.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int num = 10;  //这里一定要用全局变量(存在数据段)或者堆内存，线程结束栈内存会被回收

void * rollback(void * arg)
{
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());

    sleep(3);  // 测试pthread_join是否阻塞

    pthread_exit((void *)&num);  // 等同于(void *)&num
}

int main()
{
    // 创建新线程
    pthread_t tid;
    int arg = 10;

    int ret = pthread_create(&tid, NULL, rollback, (void *)&arg);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }

    // 主线程
    for(int i = 1; i < 3; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("tid: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    // 阻塞等待回收子线程
    void * thread_val;
    pthread_join(tid, &thread_val);
    printf("main thread rece: %d\n", *(int *)thread_val);

    // 终止主线程
    pthread_exit(NULL);

    printf("main thread die...\n");

    return 0;
}

(5) `pthread_detach` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread);

2. 参数

pthread_t thread
- 目标线程 ID，指定要设置为分离态的线程；
- 限制：该线程当前必须是可汇合 (joinable) 状态，不能已经被分离。

3. 返回值

成功：返回 0；
失败：返回对应错误编号。

4. 作用

修改线程属性为分离态，改变资源回收规则
默认新建线程是 joinable，退出后资源残留，必须 pthread_join 回收；
detach 之后线程一旦结束，操作系统自动释放线程栈、线程管理结构体，不会内存泄漏。
解除 "必须等待" 的限制
主线程无需阻塞等待该线程执行完毕，二者完全异步运行。

2. 样例

创建一个 pthread_detach.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int num = 10;  //这里一定要用全局变量(存在数据段)或者堆内存，线程结束栈内存会被回收

void * rollback(void * arg)
{
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());

    sleep(3);  // 测试pthread_detach是否阻塞

    return (void *)&num;
}

int main()
{
    // 创建新线程
    pthread_t tid;
    int arg = 10;

    int ret = pthread_create(&tid, NULL, rollback, (void *)&arg);
    if(ret != 0) 
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }

    // 主线程
    for(int i = 1; i < 3; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("tid: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    // 设置子线程分离,子线程分离后，子线程结束时对应的资源就不需要主线程释放
    ret = pthread_detach(tid);
    if(ret != 0) 
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error1 : %s\n", errstr);
    }

    // 设置分离后，对分离的子线程进行连接 pthread_join()
    void * thread_val;
    ret = pthread_join(tid, &thread_val);
    if(ret != 0) 
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error2 : %s\n", errstr);
    }

    printf("main thread rece: %d\n", *(int *)thread_val);

    // 终止主线程
    pthread_exit(NULL);

    printf("main thread die...\n");

    return 0;
}

可以看到将线程分离后再次进行连接将会错误。

(6) `pthread_cancel` 函数

1. 函数介绍

1. 函数原型

c 复制代码

#include <pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t thread);

2. 参数

pthread_t thread
- 目标线程 ID，代表要发送取消信号的线程；
- 支持对自身线程、其他线程发送取消请求。

3. 返回值

成功：返回 0；
失败：返回对应错误编号。

4. 作用

pthread_cancel() 函数向 thread 指定的目标线程发送取消请求。

目标线程是否响应、何时响应这个取消请求，由该线程自身的两个属性控制：state (取消使能状态) 和 type (取消类型)。

5. 两大关键控制属性（目标线程自身控制是否响应取消）

① 取消使能状态 pthread_setcancelstate 函数设置 state

PTHREAD_CANCEL_ENABLE（默认）：接收并处理取消请求；
PTHREAD_CANCEL_DISABLE：忽略取消请求，请求排队暂存，直到重新开启。

② 取消类型 pthread_setcanceltype 函数设置 type

PTHREAD_CANCEL_DEFERRED（默认，延迟取消）
不会立刻终止，仅在线程调用取消点函数（read/write/pthread_join/sleep 等系统 IO、同步函数）时才触发取消流程；
业务计算循环、纯 CPU 运算代码段不会被中途打断，安全。
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS（异步取消）
线程任意代码位置都可能被随时终止，风险极高，极易造成资源泄漏、死锁，极少使用。

6. 线程被取消后的固定执行流程

逆序执行所有清理函数 pthread_cleanup_push；
执行线程私有数据 TSD 析构函数；
线程正式终止退出。

2. 样例

创建一个pthread_cancel.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int num = 10;  //这里一定要用全局变量(存在数据段)或者堆内存，线程结束栈内存会被回收

void * rollback(void * arg)
{
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());

    sleep(1);

    for(int i = 1; i < 100; i++)
    {
        printf("child pthread i: %d\n", i);
    }

    return (void *)&num;
}

int main()
{
    // 创建新线程
    pthread_t tid;
    int arg = 10;

    int ret = pthread_create(&tid, NULL, rollback, (void *)&arg);
    if(ret != 0) 
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }

    // 设置子线程分离,子线程分离后，子线程结束时对应的资源就不需要主线程释放
    pthread_detach(tid);

    // 终止指定子进程
    pthread_cancel(tid);

    for(int i = 1; i < 3; i++)
    {
        printf("i = %d\n", i);
    }

    printf("tid: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    // 终止主线程
    pthread_exit(NULL);

    printf("main thread die...\n");

    return 0;
}

可以看到子线程并没有输出循环体的内容就被父进程给终止了。这是因为 sleep 函数本身是取消点函数，当取消请求队列中有取消信号则会终止该线程。

线程属性

线程属性类型 pthread_attr_t。

(1) 初始化、释放线程属性资源

c 复制代码

#include <pthread.h>

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

描述：

pthread_attr_init() 函数会使用默认值初始化 attr 指向的线程属性对象。调用该函数后，可以通过配套系列函数单独修改属性对象里的各项配置，之后该属性对象可以重复用于一次或多次 pthread_create() 创建线程。

对一个已经初始化完成 的属性对象再次调用 pthread_attr_init()，程序行为属于未定义。

当线程属性对象不再使用时，应当调用 pthread_attr_destroy() 销毁释放内部资源。销毁属性对象不会对以往依靠该属性创建出的线程产生任何影响。

属性对象被销毁后，可以再次调用 pthread_attr_init() 重新初始化复用；对已经销毁、未重新初始化的属性对象做任何其他操作，结果都是未定义行为。

返回值 ：

两个函数调用成功均返回 0；执行失败时返回非 0 错误码。

(2) 设置、获取线程属性

c 复制代码

#include <pthread.h>

int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr,int *detachstate);
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr,int detachstate);

描述：

pthread_attr_setdetachstate() 函数用于设置线程属性对象 attr 的分离状态属性，参数 detachstate 指定目标状态。该属性决定了使用此属性对象创建出的线程，默认是可汇合（joinable） 还是分离（detached）状态。

detachstate 仅支持以下两个宏取值：

PTHREAD_CREATE_DETACHED
使用该属性创建的线程，直接为分离态。
PTHREAD_CREATE_JOINABLE
使用该属性创建的线程，为可汇合态。

刚通过 pthread_attr_init() 初始化完成的线程属性对象，分离状态默认值 PTHREAD_CREATE_JOINABLE。

pthread_attr_getdetachstate() 函数会将属性对象 attr 中存储的分离状态，存入 detachstate 指针指向的内存中返回。

返回值：

两个函数调用成功均返回 0；执行失败时，返回非 0 的错误码。

(3) 样例

创建一个 pthread_attr.c 文件

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int num = 10;  //这里一定要用全局变量(存在数据段)或者堆内存，线程结束栈内存会被回收

void * rollback(void * arg)
{
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());

    sleep(1);

    return (void *)&num;
}

int main()
{
    // 设置线程属性
    pthread_attr_t attr;

    pthread_attr_init(&attr);  // 初始化
    int ret = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);  // 设置由该属性创建的线程为分离态
    if(ret != 0)
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error1 : %s\n", errstr);
    }

    // 查看新建的属性
    int detachstate;
    pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);
    if(detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
    {
        printf("新建属性: detached state\n");
    }
    else if(detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
    {
        printf("新建属性: joinable state\n");
    }

    // 创建新线程
    pthread_t tid;
    int arg = 10;

    ret = pthread_create(&tid, &attr, rollback, (void *)&arg);  // 创建子线程的同时设置属性
    if(ret != 0) 
    {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error2 : %s\n", errstr);
    }

    printf("tid: %ld, main thread id: %ld\n", tid, pthread_self());

    pthread_attr_destroy(&attr);  // 释放线程属性资源

    // 终止主线程
    pthread_exit(NULL);

    printf("main thread die...\n");

    return 0;
}

二、线程操作

注意

线程操作

(1) pthread_create 函数

1. 函数介绍

2. 样例 (创建一个子线程)

(2) pthread_self 函数

1. 函数介绍

(3) pthread_exit 函数

1. 函数介绍

2. 样例

(4) pthread_join 函数

1. 函数介绍

2. 样例

(5) pthread_detach 函数

1. 函数介绍

2. 样例

(6) pthread_cancel 函数

1. 函数介绍

2. 样例

线程属性

(1) 初始化、释放线程属性资源

(2) 设置、获取线程属性

(3) 样例

(1) `pthread_create` 函数

(2) `pthread_self` 函数

(3) `pthread_exit` 函数

(4) `pthread_join` 函数

(5) `pthread_detach` 函数

(6) `pthread_cancel` 函数