线程

线程

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器，一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

有关线程的函数

int pthread_create(pthread_t *tid, const pthread_attr_t *attr, void *(*func) (void *), void *arg);
int pthread_join (pthread_t tid, void ** status);
pthread_t pthread_self (void);
int pthread_detach (pthread_t tid);
void pthread_exit (void *status);

pthread_create用于创建一个线程，成功返回0，否则返回Exxx（为正数）。

• pthread_t tid：线程id的类型为pthread_t，通常为无符号整型，当调用pthread_create成功时，通过tid指针返回。
• const pthread_attr_t *attr：指定创建线程的属性，如线程优先级、初始栈大小、是否为守护进程等。可以使用NULL来使用默认值，通常情况下我们都是使用默认值。
• void *(*func) (void *)：函数指针func，指定当新的线程创建之后，将执行的函数。
• void *arg：线程将执行的函数的参数。如果想传递多个参数，请将它们封装在一个结构体中。
• pthread_join用于等待某个线程退出，成功返回0，否则返回Exxx（为正数）。

pthread_t tid：指定要等待的线程ID

• void ** status：如果不为NULL，那么线程的返回值存储在status指向的空间中（这就是为什么status是二级指针的原因！这种才参数也称为“值-结果”参数）。
• pthread_self用于返回当前线程的ID。

pthread_detach用于是指定线程变为分离状态，就像进程脱离终端而变为后台进程类似。成功返回0，否则返回Exxx（为正数）。变为分离状态的线程，如果线程退出，它的所有资源将全部释放。而如果不是分离状态，线程必须保留它的线程ID，退出状态直到其它线程对它调用了pthread_join。

进程也是类似，这也是当我们打开进程管理器的时候，发现有很多僵死进程的原因！也是为什么一定要有僵死这个进程状态。

pthread_exit用于终止线程，可以指定返回值，以便其他线程通过pthread_join函数获取该线程的返回值。

void *status：指针线程终止的返回值。

Pthread互斥

互斥使用pthread_mutes_t对象表示，下面是定义和初始化一个互斥体mutex:

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

对互斥加锁

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *mutex);

成功调用会阻塞调用的线程，直到由mutex指向的互斥体变得可用。一旦互斥体变得可用，调用线程就会被唤醒，函数返回0

对互斥解锁

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *mutex);

成功调用会释放由mutex所指向的互斥体并返回0

线程间的同步

使用条件变量可以以原子方式阻塞线程，直到某个特定条件为真为止。相关函数如下：

#include <pthread.h>

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr); 
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cptr); 

pthread_cond_wait用于等待某个特定的条件为真，pthread_cond_signal用于通知阻塞的线程某个特定的条件为真了。在调用者两个函数之前需要声明一个pthread_cond_t类型的变量，用于这两个函数的参数。

为什么条件变量始终与互斥锁一起使用，对条件的测试是在互斥锁（互斥）的保护下进行的呢？因为“某个特性条件”通常是在多个线程之间共享的某个变量。互斥锁允许这个变量可以在不同的线程中设置和检测。

通常，pthread_cond_wait只是唤醒等待某个条件变量的一个线程。如果需要唤醒所有等待某个条件变量的线程，需要调用：

int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t * cptr);

默认情况下面，阻塞的线程会一直等待，知道某个条件变量为真。如果想设置最大的阻塞时间可以调用：

int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t * cptr, pthread_mutex_t *mptr, const struct timespec *abstime);

如果时间到了，条件变量还没有为真，仍然返回，返回值为ETIME。

例程

/*
 是否熟悉POSIX多线程编程技术？如熟悉，编写程序完成如下功能：
  1）有一int型全局变量g_Flag初始值为0；
  2）在主线称中起动线程1，打印“this is thread1”，并将g_Flag设置为1
  3）在主线称中启动线程2，打印“this is thread2”，并将g_Flag设置为2
  4）线程序1需要在线程2退出后才能退出
  5）主线程在检测到g_Flag从1变为2，或者从2变为1的时候退出
   */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

typedef void *(*fun)(void *);

int g_Flag = 0;
static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *thread1(void *);
void *thread2(void *);

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("enter main\n");
    pthread_t tid1, tid2;
    int rc1 = 0, rc2 = 0;
    rc2 = pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
    if (rc2 != 0)
        printf("%s: %d\n", __func__, strerror(rc2));

    rc1 = pthread_create(&tid1, NULL, thread1, &tid2);
    if (rc1 != 0)
        printf("%s: %d\n", __func__, strerror(rc1));

    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    printf("leave main\n");
    exit(0);
}

void *thread1(void *arg)
{
    printf("enter thread1\n");
    printf("this is thread1, g_Flag: %d, thread id is %u\n", g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if (g_Flag == 2)
        pthread_cond_signal(&cond);
    g_Flag = 1;
    printf("this is thread1, g_Flag: %d, thread id is %u\n", g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    pthread_join(*(pthread_t *)arg, NULL);
    printf("leave thread1\n");
    pthread_exit(0);
}

void *thread2(void *arg)
{
    printf("enter thread2\n");
    printf("this is thread2, g_Flag: %d, thread id is %u\n", g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if (g_Flag == 1)
        pthread_cond_signal(&cond);
    g_Flag = 2;
    printf("this is thread2, g_Flag: %d, thread id is %u\n", g_Flag, (unsigned int)pthread_self());
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    printf("leave thread2\n");
    pthread_exit(0);
}