線程的基本操作

概念
線程是程序中的一個執(zhí)行路線。每個程序當(dāng)中至少有一個線程。
程序在執(zhí)行的過程中是逐條執(zhí)行的，按照代碼的邏輯一次向下執(zhí)行，所以無法同時完成兩條指令，故而引進了線程，舉個很簡單的例子，如果同時進行兩個死循環(huán)，用單線程的話只能進行一個死循環(huán)，另一個死循環(huán)永遠也不會執(zhí)行，故而用多線程就可以解決這個問題。在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)cs模型時更能體現(xiàn)線程的作用，因為你需要在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時接收數(shù)據(jù)。

創(chuàng)建線程

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg);參數(shù)thread:返回線程IDattr:設(shè)置線程的屬性，attr為NULL表示使用默認(rèn)屬性start_routine:是個函數(shù)地址，線程啟動后要執(zhí)行的函數(shù)arg:傳給線程啟動函數(shù)的參數(shù)返回值：成功返回0；失敗返回錯誤碼

獲取線程ID

pthread_t pthread_self(void)返回值返回調(diào)用該函數(shù)的線程的ID

線程終止

void pthread_exit(void *value_ptr); 參數(shù)value_ptr:value_ptr不要指向一個局部變量。 該函數(shù)無返回值，跟進程一樣，線程結(jié)束的時候無法返回到它的調(diào)用者（自身）int pthread_cancel(pthread_t thread); 參數(shù)thread:線程ID 返回值：成功返回0；失敗返回錯誤碼

線程等待

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr); 參數(shù)thread:線程IDvalue_ptr:它指向一個指針，后者指向線程的返回值 返回值：成功返回0；失敗返回錯誤碼

為何要線程等待？線程退出時，其占有的空間資源并不會釋放掉，在次創(chuàng)建一個線程時該空間資源并不會被再次利用，也就是說會造成內(nèi)存泄漏，故而需要線程等待。其中線程等待函數(shù)中的參數(shù)value_ptr指向線程ID為thread的線程返回值。如果thread線程被別的線程調(diào)用pthread_ cancel異常終掉,value_ ptr所指向的單元里存放的是常數(shù)PTHREAD_ CANCELED；如果thread線程是自己調(diào)用pthread_exit終止的,value_ptr所指向的單元存放的是傳給pthread_exit的參數(shù)。

線程分離

int pthread_detach(pthread_t thread); 參數(shù)thread：線程ID 返回值：成功返回0，錯誤返回錯誤號

線程分離與線程等待很相似，他們都能釋放掉已結(jié)束線程占用的空間資源，但線程分離不關(guān)心線程退出的返回值，只要線程退出，就自動釋放線程資源。

編譯指令

gcc 123.c -o out -lpthread 注：編譯多線程的程序一定要加上 -lpthread

示例：

#include<pthread.h> #include<stdio.h> #include<unistd.h> void *fun(void *num) {int i=0;for(;i<30;i++){printf("a");if(i==25){pthread_exit(NULL);//輸出25個a后線程終止}usleep(1);//延時1us} }int main() {pthread_t ptid;if(pthread_create(&ptid,NULL,fun,NULL)!=0)//創(chuàng)建線程{return 0;}int i=0;for(;i<10;i++){if(i%2==0){printf("b");}usleep(2);//延時2us}printf("\n");pthread_join(ptid,NULL);線程等待return 0; }

結(jié)果

主線程在執(zhí)行5個b后，輸出結(jié)束，此時等待子線程結(jié)束，即第二行結(jié)果顯示，至于第一行為什么a、b都有輸出，是因為線程在執(zhí)行時是同時進行的，主線程輸出一個b后睡眠2us，在這段時間子線程開始輸出a，因為子線程也有1us睡眠，限制其執(zhí)行速度，當(dāng)主線程的2us時間到后，又開始主線程輸出b。

線程互斥

我們先看看幾個概念：

臨界資源：多線程執(zhí)行流共享的資源就叫做臨界資源 臨界區(qū)：每個線程內(nèi)部，訪問臨界資源的代碼，就叫做臨界區(qū) 互斥：任何時刻，互斥保證有且只有一個執(zhí)行流進入臨界區(qū)，訪問臨界資源，通常對臨界資源起保護作 用 原子性：不會被任何調(diào)度機制打斷的操作，該操作只有兩態(tài)，要么完成，要么未完成

那到底什么是線程互斥呢？不要著急，我們先看看下面這個搶票的例子：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <sched.h>int ticket = 100;//共有100張票void *route(void *arg) {char *id=(char *)arg;while(1){if(ticket>0){usleep(1000);printf("%s sells ticket:%d\n",id,ticket);ticket--;//搶到票就減1}else{break; }} } int main() {pthread_t t1,t2,t3,t4;pthread_create(&t1,NULL,route,(void *)"thread 1");pthread_create(&t2,NULL,route,(void *)"thread 2");pthread_create(&t3,NULL,route,(void *)"thread 3");pthread_create(&t4,NULL,route,(void *)"thread 4");pthread_join(t1,NULL);pthread_join(t2,NULL);pthread_join(t3,NULL);pthread_join(t4,NULL);return 0;}

結(jié)果

結(jié)果讓人感到意外，怎么會有負(fù)數(shù)呢？因為線程是同時進行的，當(dāng)進行到票數(shù)為1的時候，此時部分線程已經(jīng)經(jīng)過了**if(ticket>0)**的判斷，其中有一個線程的執(zhí)行速度比較快，他搶先拿到了最后的一張票，此時票數(shù)為0，因為此時并不止這一個線程經(jīng)過了判斷，他們也能強到一張票，故而出現(xiàn)負(fù)數(shù)。原理圖如下：

為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，引進了互斥量mutex

互斥量初始化

靜態(tài)分配 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；動態(tài)分配 int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);參數(shù)：mutex：要初始化的互斥量attr：NULL

互斥量加鎖與解鎖

加鎖： int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);解鎖： int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 注：加鎖后一定要記得解鎖二者的參數(shù)相同，都是指初始化后的互斥量

互斥量銷毀

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)； 參數(shù)：需要銷毀的互斥量 注：靜態(tài)分配的互斥量不需要銷毀，已經(jīng)枷鎖的互斥量不能銷毀

使用方法

在使用前先初始化

訪問臨界資源前加鎖

訪問臨界資源后解鎖

互斥量使用結(jié)束后銷毀

改進后代碼

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <sched.h>int ticket = 100;//票 pthread_mutex_t mutex;//定義互斥量void *route(void *arg) {char *id=(char *)arg;while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);//加鎖if(ticket>0){printf("%s sells ticket:%d\n",id,ticket);ticket--;pthread_mutex_unlock(&mutex);//解鎖}else{pthread_mutex_unlock(&mutex);//解鎖break;}usleep(2);} } int main() {pthread_t t1,t2,t3,t4;pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//初始化互斥量pthread_create(&t1,NULL,route,(void *)"thread 1");pthread_create(&t2,NULL,route,(void *)"thread 2");pthread_create(&t3,NULL,route,(void *)"thread 3");pthread_create(&t4,NULL,route,(void *)"thread 4");pthread_join(t1,NULL);pthread_join(t2,NULL);pthread_join(t3,NULL);pthread_join(t4,NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex);//互斥量銷毀return 0;}

結(jié)果

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux——线程使用及互斥量的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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