Linux线程操作函数技能总结
线程操作函数总结
1、线程创建函数
intpthread_create(pthread_trestricttidp,constpthread_attr_trestrictattr,void(start_rtn)(void),voidrestrictarg);
返回值：若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号
形参：
tidp要创建的线程的线程id指针
attr创建线程时的线程属性
start_rtn返回值是void类型的指针函数
argstart_rtn的形参
说明：创建一个具有指定参数的线程。
头文件：#include
2、等待线程结束函数
intpthread_join(pthread_tthread,voidretval);
返回值：若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号
形参：
thread被等待的线程标识符
retval一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值
说明：这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回
头文件：#include
3、线程终止函数
voidpthread_exit(voidretval);
返回值：无
形参：
retval函数的返回指针，只要pthread_join中的第二个参数retval不是NULL，这个值将被传递给retval
说明：终止调用它的线程并返回一个指向某个对象的指针。
头文件：#include
4、线程取消函数
intpthread_cancel(pthread_tthread);
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号
形参：
thread要取消线程的标识符ID
说明：取消某个线程的执行。
线程取消的方法是向目标线程发Cancel信号，但如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点:会引起阻塞的系统调用），由不同的Cancelation状态决定。线程接收到CANCEL信号的缺省处理（即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点才会退出。
根据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段：
retcode=read(fd,buffer,length);
pthread_testcancel();
头文件：#include
5、获取当前线程标识ID
pthread_tpthread_self(void);
返回值：当前线程的线程ID标识
形参：无
说明：获取当前调用线程的threadidentifier(标识号)
头文件：#include
6、分离释放线程
intpthread_detach(pthread_tthread);
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号
形参：
thread要释放线程的标识符ID
说明：linux线程执行和windows不同，pthread有两种状态joinable状态和unjoinable状态。
一个线程默认的状态是joinable，如果线程是joinable状态，当线程函数自己返回退出时或pthread_exit时都不会释放线程所占用堆栈和线程描述符（总计8K多）。只有当你调用了pthread_join之后这些资源才会被释放。若是unjoinable状态的线程，这些资源在线程函数退出时或pthread_exit时自动会被释放。unjoinable属性可以在pthread_create时指定，或在线程创建后在线程中pthread_detach自己,如：pthread_detach(pthread_self())，将状态改为unjoinable状态，确保资源的释放。如果线程状态为joinable,需要在之后适时调用pthread_join。
头文件：#include
7、比较两个线程是否是同一个线程
intpthread_equal(pthread_tthread1,pthread_tthread2);
返回值：若是返回0不相等，非零相等
形参：
thread1要比较的线程的标识符ID
thread2要比较的线程的标识符ID
说明：判断两个线程ID是否相等。
头文件：#include
线程操作要注意的几个小问题：
pthread_t的类型为unsignedlongint，所以在打印的时候要使用%lu方式，否则将产生奇怪的结果
由restrict修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由restrict修饰的指针表达式中。由restrict修饰的指针主要用于函数形参，或指向由malloc()分配的内存空间。restrict数据类型不改变程序的语义。编译器能通过作出restrict修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。
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linux下用C开发多线程程序，Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。
#include
intpthread_create(pthread_trestricttidp,
constpthread_attr_trestrictattr,
void(start_rtn)(void),
voidrestrictarg);
Returns:0ifOK,errornumberonfailure
C99中新增加了restrict修饰的指针：由restrict修饰的指针是最初唯一对指针所指向的对象进行存取的方法，仅当第二个指针基于第一个时，才能对对象进行存取。对对象的存取都限定于基于由restrict修饰的指针表达式中。由restrict修饰的指针主要用于函数形参，或指向由malloc()分配的内存空间。restrict数据类型不改变程序的语义。编译器能通过作出restrict修饰的指针是存取对象的唯一方法的假设，更好地优化某些类型的例程。
第一个参数为指向线程标识符的指针。
第二个参数用来设置线程属性。
第三个参数是线程运行函数的起始地址。
最后一个参数是运行函数的参数。
一、线程创建
1．1线程与进程
相对进程而言，线程是一个更加接近于执行体的概念，它可以与同进程中的其他线程共享数据，但拥有自己的栈空间，拥有独立的执行序列。在串行程序基础上引入线程和进程是为了提高程序的并发度，从而提高程序运行效率和响应时间。
线程和进程在使用上各有优缺点：线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反。同时，线程适合于在SMP机器上运行，而进程则可以跨机器迁移。
1．2创建线程
POSIX通过pthread_create()函数创建线程，API定义如下：
intpthread_create(pthread_tthread,pthread_attr_tattr,
void(start_routine)(void),voidarg)
与fork()调用创建一个进程的方法不同，pthread_create()创建的线程并不具备与主线程（即调用pthread_create()的线程）同样的执行序列，而是使其运行start_routine(arg)函数。thread返回创建的线程ID，而attr是创建线程时设置的线程属性（见下）。pthread_create()的返回值表示线程创建是否成功。尽管arg是void类型的变量，但它同样可以作为任意类型的参数传给start_routine()函数；同时，start_routine()可以返回一个void类型的返回值，而这个返回值也可以是其他类型，并由pthread_join()获取。
1．3线程创建属性
pthread_create()中的attr参数是一个结构指针，结构中的元素分别对应着新线程的运行属性，主要包括以下几项：
__detachstate，表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步，如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步，且在退出时自行释放所占用的资源。缺省为PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用pthread_detach()来设置，而一旦设置为PTHREAD_CREATE_DETACH状态（不论是创建时设置还是运行时设置）则不能再恢复到PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。
__schedpolicy，表示新线程的调度策略，主要包括SCHED_OTHER（正常、非实时）、SCHED_RR（实时、轮转法）和SCHED_FIFO（实时、先入先出）三种，缺省为SCHED_OTHER，后两种调度策略仅对超级用户有效。运行时可以用过pthread_setschedparam()来改变。
__schedparam，一个structsched_param结构，目前仅有一个sched_priority整型变量表示线程的运行优先级。这个参数仅当调度策略为实时（即SCHED_RR或SCHED_FIFO）时才有效，并可以在运行时通过pthread_setschedparam()函数来改变，缺省为0。
__inheritsched，有两种值可供选择：PTHREAD_EXPLICIT_SCHED和PTHREAD_INHERIT_SCHED，前者表示新线程使用显式指定调度策略和调度参数（即attr中的值），而后者表示继承调用者线程的值。缺省为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED。
__scope，表示线程间竞争CPU的范围，也就是说线程优先级的有效范围。POSIX的标准中定义了两个值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM和PTHREAD_SCOPE_PROCESS，前者表示与系统中所有线程一起竞争CPU时间，后者表示仅与同进程中的线程竞争CPU。目前LinuxThreads仅实现了PTHREAD_SCOPE_SYSTEM一值。
pthread_attr_t结构中还有一些值，但不使用pthread_create()来设置。
为了设置这些属性，POSIX定义了一系列属性设置函数，包括pthread_attr_init()、pthread_attr_destroy()和与各个属性相关的pthread_attr_get---/pthread_attr_set---函数。
1．4线程创建的Linux实现
我们知道，Linux的线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了两个系统调用__clone()和fork()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。当然，要想实现线程，没有核心对多进程（其实是轻量级进程）共享数据段的支持是不行的，因此，do_fork()提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、CLONE_FILES（共享文件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。当使用fork系统调用时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境，而使用pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从而创建的"进程"拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由__clone()传入。
Linux线程在核内是以轻量级进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删除等操作都在核外pthread库中进行。pthread库使用一个管理线程（__pthread_manager()，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号（比如Cancel），而主线程（pthread_create()）的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程。
二、线程取消
2．1线程取消的定义
一般情况下，线程在其主体函数退出的时候会自动终止，但同时也可以因为接收到另一个线程发来的终止（取消）请求而强制终止。
2．2线程取消的语义
线程取消的方法是向目标线程发Cancel信号，但如何处理Cancel信号则由目标线程自己决定，或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至Cancelation-point（取消点），由不同的Cancelation状态决定。
线程接收到CANCEL信号的缺省处理（即pthread_create()创建线程的缺省状态）是继续运行至取消点，也就是说设置一个CANCELED状态，线程继续运行，只有运行至Cancelation-point的时候才会退出。
2．3取消点
根据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手册页声称，由于LinuxThread库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段：
pthread_testcancel();
retcode=read(fd,buffer,length);
pthread_testcancel();
2．4程序设计方面的考虑
如果线程处于无限循环中，且循环体内没有执行至取消点的必然路径，则线程无法由外部其他线程的取消请求而终止。因此在这样的循环体的必经路径上应该加入pthread_testcancel()调用。
2．5与线程取消相关的pthread函数
intpthread_cancel(pthread_tthread)
发送终止信号给thread线程，如果成功则返回0，否则为非0值。发送成功并不意味着thread会终止。
intpthread_setcancelstate(intstate,intoldstate)
设置本线程对Cancel信号的反应，state有两种值：PTHREAD_CANCEL_ENABLE（缺省）和PTHREAD_CANCEL_DISABLE，分别表示收到信号后设为CANCLED状态和忽略CANCEL信号继续运行；old_state如果不为NULL则存入原来的Cancel状态以便恢复。
intpthread_setcancwww.baiyuewang.neteltype(inttype,intoldtype)
设置本线程取消动作的执行时机，type由两种取值：PTHREAD_CANCEL_DEFFERED和PTHREAD_CANCEL_ASYCHRONOUS，仅当Cancel状态为Enable时有效，分别表示收到信号后继续运行至下一个取消点再退出和立即执行取消动作（退出）；oldtype如果不为NULL则存入运来的取消动作类型值。
voidpthread_testcancel(void)
检查本线程是否处于Canceld状态，如果是，则进行取消动作，否则直接返回。
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