01 线程概述

并发：宏观上同时，微观上交替

一个进程可以包含多个线程

进程是CPU分配资源的最小单位，线程是操作系统调度执行的最小单位

线程是轻量级的进程LWP

线程间共享信息方便

02 线程和进程的区别

fork创建进程的代价相对高，开销大

线程之间能够更方便快速地共享信息

创建线程容易，共享内存，速度快

03 线程和进程虚拟地址空间

04 线程之前共享和非共享资源

05 NPTL

查看pthread库版本

06 线程操作

pthread_self()获取当前线程ID

pthread_create

/*
    一般情况下,main函数所在的线程我们称之为主线程（main线程），其余创建的线程
    称之为子线程。
    程序中默认只有一个进程，fork()函数调用，2进行
    程序中默认只有一个线程，pthread_create()函数调用，2个线程。
    #include <pthread.h>
    int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, 
    void *(*start_routine) (void *), void *arg);
        - 功能：创建一个子线程
        - 参数：
            - thread：传出参数，线程创建成功后，子线程的线程ID被写到该变量中。
            - attr : 设置线程的属性，一般使用默认值，NULL
            - start_routine : 函数指针，这个函数是子线程需要处理的逻辑代码
            - arg : 给第三个参数使用，传参
        - 返回值：
            成功：0
            失败：返回错误号。这个错误号和之前errno不太一样。
            获取错误号的信息：  char * strerror(int errnum);
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
void * callback(void * arg) {
    printf("child thread...\n");
    printf("arg value: %d\n", *(int *)arg);
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t tid;
    int num = 10;
    // 创建一个子线程
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, (void *)&num);
    if(ret != 0) {   //创建失败
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    } 
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    sleep(1);  //不加子线程可能抢占不到CPU，不执行
    return 0;   // exit(0);
}

pthread_exit

/*
    #include <pthread.h>
    void pthread_exit(void *retval);
        功能：终止一个线程，在哪个线程中调用，就表示终止哪个线程
        参数：
            retval:需要传递一个指针，作为一个返回值，可以在pthread_join()中获取到。
    pthread_t pthread_self(void);
        功能：获取当前的线程的线程ID
    int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);
        功能：比较两个线程ID是否相等
        不同的操作系统，pthread_t类型的实现不一样，有的是无符号的长整型，有的
        是使用结构体去实现的。
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
void * callback(void * arg) {
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());  //pthread_self()获取当前线程的ID
    return NULL;    // pthread_exit(NULL);
} 
int main() {
    // 创建一个子线程
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);  //子线程只打印一句话
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }
    // 主线程
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());
    // 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。
    pthread_exit(NULL);
    printf("main thread exit\n");  //主线程退出，这句话不会打印
    return 0;   // exit(0);
}

pthread_join

/*
    #include <pthread.h>
    int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
        - 功能：和一个已经终止的线程进行连接
                回收子线程的资源
                这个函数是阻塞函数，调用一次只能回收一个子线程
                一般在主线程中使用
        - 参数：
            - thread：需要回收的子线程的ID
            - retval: 接收子线程退出时的返回值
        - 返回值：
            0 : 成功
            非0 : 失败，返回的错误号
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int value = 10;
void * callback(void * arg) {
    printf("child thread id : %ld\n", pthread_self());
    // sleep(3);
    // return NULL; 
    // int value = 10; // 局部变量
    pthread_exit((void *)&value);   // return (void *)&value;
} 
int main() {
    // 创建一个子线程
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }
    // 主线程
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid ,pthread_self());
    // 主线程调用pthread_join()回收子线程的资源
    int * thread_retval;
    ret = pthread_join(tid, (void **)&thread_retval);  //回收子线程tid
    if(ret != 0) {  //回收失败的话   0表示成功
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error : %s\n", errstr);
    }
    printf("exit data : %d\n", *thread_retval);
    printf("回收子线程资源成功！\n");
    // 让主线程退出,当主线程退出时，不会影响其他正常运行的线程。
    pthread_exit(NULL);
    return 0; 
}

pthread_detach

/*
    #include <pthread.h>
    int pthread_detach(pthread_t thread);
        - 功能：分离一个线程。被分离的线程在终止的时候，会自动释放资源返回给系统。
          1.不能多次分离，会产生不可预料的行为。
          2.不能去连接一个已经分离的线程，会报错。
        - 参数：需要分离的线程的ID
        - 返回值：
            成功：0
            失败：返回错误号
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
void * callback(void * arg) {
    printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self());
    return NULL;
}
int main() {
    // 创建一个子线程
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error1 : %s\n", errstr);
    }
    // 输出主线程和子线程的id
    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("error2 : %s\n", errstr);
    }
    // 设置分离后，对分离的子线程进行连接 pthread_join()
    /*
    ret = pthread_join(tid, NULL);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error3 : %s\n", errstr);
    }
    */
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

pthread_cancel

 /*
    #include <pthread.h>
    int pthread_cancel(pthread_t thread);
        - 功能：取消线程（让线程终止）
            取消某个线程，可以终止某个线程的运行，
            但是并不是立马终止，而是当子线程执行到一个取消点，线程才会终止。
            取消点：系统规定好的一些系统调用，我们可以粗略的理解为从用户区到内核区的切换，这个位置称之为取消点。
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
void * callback(void * arg) {
    printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self());
    for(int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("child : %d\n", i);
    }
    return NULL;
}
int main() {
    // 创建一个子线程
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, callback, NULL);
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error1 : %s\n", errstr);
    }
    // 取消子线程
    pthread_cancel(tid); 
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    // 输出主线程和子线程的id
    printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

07 线程属性

/*
    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
        - 初始化线程属性变量
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
        - 释放线程属性的资源
    int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
        - 获取线程分离的状态属性
    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
        - 设置线程分离的状态属性
*/     
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
void * callback(void * arg) {
    printf("chid thread id : %ld\n", pthread_self());
    return NULL;
}
int main() {
    // 创建一个线程属性变量
    pthread_attr_t attr;
    // 初始化属性变量
    pthread_attr_init(&attr);
    // 设置属性
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    // 创建一个子线程
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, &attr, callback, NULL);   //用设置好的线程属性创建线程
    if(ret != 0) {
        char * errstr = strerror(ret);
        printf("error1 : %s\n", errstr);
    }
    // 获取线程的栈的大小
    size_t size;
    pthread_attr_getstacksize(&attr, &size);  //获取到的大小保存到size
    printf("thread stack size : %ld\n", size);
    // 输出主线程和子线程的id
    printf("tid : %ld, main thread id : %ld\n", tid, pthread_self());
    // 释放线程属性资源
    pthread_attr_destroy(&attr);
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}