linux c++ 多线程编程

简介: 文章参考: http://www.cnblogs.com/forstudy/archive/2012/04/05/2433853.html一. 进程和线程     进程     (1) 系统中程序执行和资源分配的基本单位     (2) 每个...

文章参考: http://www.cnblogs.com/forstudy/archive/2012/04/05/2433853.html

一. 进程和线程

     进程
     (1) 系统中程序执行和资源分配的基本单位
     (2) 每个进程有自己的数据段、代码段和堆栈段
     (3) 在进行切换时需要有比较复杂的上下文切换
 
     线程
     (1) 减少处理机的空转时间,支持多处理器以及减少上下文切换开销, 比创建进程小很多
     (2) 进程内独立的一条运行路线
     (3) 处理器调度的最小单元,也称为轻量级进程
     (4) 一个进程可以有多个线程,有多个线程控制表及堆栈寄存器,共享一个用户地址空间

二. 线程函数
   1. 线程标识
       pthread_t pthread_self();
       返回值: 返回线程ID,linux规定为无符号长整数
   2. 线程相等
       int pthread_equal(pthread_t tid1, pthread_t tid2);
       返回值: 判断两个线程是否相等
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int main(){
    pthread_t thread_id;

    thread_id=pthread_self(); // 返回调用线程的线程ID
    printf("Thread ID: %lu.\n",thread_id);

    if (pthread_equal(thread_id,pthread_self())) {
        if (thread_id==0) {
            printf("Equal!\n");
        } else {
            printf("Not equal!\n");
        }
        return 0;
    }
}


    3. 创建线程
  int pthread_create(pthread_t *tid,const pthread_attr_t *attr,(void*)(*start_routine)(void*),void *arg);
  参数:
  1)tid, 线程标识符
  2)attr, 线程属性,通常设置为NULL
  3)start_routine, 线程函数
  4)arg, 传递给线程函数的参数
     返回值:
     1). 成功,返回0
     2). 失败,返回错误码
     说明:
     1). 线程创建完成之后,就开始从线程函数入口开始执行
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>

void *thrd_func(void *arg);
pthread_t tid;

int main(){
    if (pthread_create(&tid,NULL,thrd_func,NULL)!=0) {
        printf("Create thread error!\n");
        exit(1);
    }
    sleep(1);  //sleep主线程,保证子线程能够执行成功
    printf("TID in pthread_create function: %lu.\n",tid);
    printf("Main process: PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), pthread_self()); 
    return 0;
}

void *thrd_func(void *arg){
    printf("I am new thread!\n");
    printf("New process:  PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), pthread_self());
    printf("New process:  PID: %d,TID: %lu.\n",getpid(), tid);
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

    4. 退出线程
       void pthread_exit(void* retVal);
       参数:
       1). retVal,线程结束的返回值,通常设置为NULL
       说明:
       1). 线程函数执行完毕之后当前线程也就退出了,如果使用thread_exit则是主动的退出线程
      
    5. 等待线程
       int pthread_join(pthread_t tid, void** retVal);
       参数:
       1. tid,线程标识符
       2. retVal,用来存储被等阻塞线程的返回值,通常设置为NULL
       返回值:
       1. 成功,返回0
       2. 失败,返回错误码
       说明:
       1. 这是一个线程阻塞函数,调用它的线程将会一直等待被阻塞的线程结束为止。函数返回时,被阻塞的线程资源被回收
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>

void *thrd_func1(void *arg);
void *thrd_func2(void *arg);

int main(){
    pthread_t tid1,tid2;
    void *tret;
    // 创建线程tid1,线程函数thrd_func1
    if (pthread_create(&tid1,NULL,thrd_func1,NULL)!=0) {
        printf("Create thread 1 error!\n");
        exit(1);
    }
    // 创建线程tid2,线程函数thrd_func2
    if (pthread_create(&tid2,NULL,thrd_func2,NULL)!=0) {
        printf("Create thread 2 error!\n");
        exit(1);
    }
    // 主线程等待线程tid1结束
    int retCode = pthread_join(tid1, NULL);
    printf("Thread 1 exit code:%d\n", retCode);
    // 主线程等待线程tid2结束
    pthread_join(tid2, NULL);
    printf("Thread 2 exit code:%d\n", retCode);
    return 0;
}

void *thrd_func1(void *arg){
    printf("Thread 1 returning!\n");
    return ((void *)1); // 自动退出线程
}

void *thrd_func2(void *arg){
    printf("Thread 2 exiting!\n");
    pthread_exit((void *)2);  // 线程主动退出,返回(void *)2
} 

三. 线程同步与互斥
     线程共享进程的资源和地址空间,对这些资源进行操作时,必须考虑线程间同步与互斥问题
     三种线程同步机制
    •互斥锁
    •信号量
    •条件变量
     互斥锁更适合同时可用的资源是惟一的情况,信号量更适合同时可用的资源为多个的情况
    
    1. 互斥锁
  (1) 用简单的加锁方法控制对共享资源的原子操作,只有两种状态: 上锁、解锁
       (2) 可把互斥锁看作某种意义上的全局变量
  (3) 在同一时刻只能有一个线程掌握某个互斥锁,拥有上锁状态的线程能够对共享资源进行操作
  (4) 若其他线程希望上锁一个已经被上锁的互斥锁,则该线程就会挂起,直到上锁的线程释放掉互斥锁为止
互斥锁保证让每个线程对共享资源按顺序进行原子操作
 
       互斥锁主要包括下面的基本函数:
  互斥锁初始化:pthread_mutex_init()
  互斥锁上锁:pthread_mutex_lock()
  互斥锁判断上锁:pthread_mutex_trylock()
  互斥锁解锁:pthread_mutex_unlock()
  消除互斥锁:pthread_mutex_destroy()
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>

#define THREAD_NUM 3
#define REPEAT_TIMES 5
#define DELAY 4

pthread_mutex_t mutex;

void *thrd_func(void *arg);

int main(){
    pthread_t thread[THREAD_NUM];
    int no;
    void *tret;

    srand((int)time(0));
   //初始化互斥锁  
   pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

    for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){
        if (pthread_create(&thread[no],NULL,thrd_func,(void*)no)!=0) {
            printf("Create thread %d error!\n",no);
            exit(1);
        }
        else {
            printf("Create thread %d success!\n",no);
    }
   //主线程等待子线程结束 
   for(no=0;no<THREAD_NUM;no++){
        if (pthread_join(thread[no],&tret)!=0){
            printf("Join thread %d error!\n",no);
            exit(1);
        }
        else {
            printf("Join thread %d success!\n",no);
        }
    }
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

void *thrd_func(void *arg){
    int thrd_num=(int)arg;
    int delay_time,count; 
   //加锁
    if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) {
        printf("Thread %d lock failed!\n",thrd_num);
        pthread_exit(NULL);
    }

    printf("Thread %d is starting.\n",thrd_num);
    for(count=0;count<REPEAT_TIMES;count++) {
        delay_time=(int)(DELAY*(rand()/(double)RAND_MAX))+1;
        sleep(delay_time);
        printf("\tThread %d:job %d delay =%d.\n",thrd_num,count,delay_time);
    }

    printf("Thread %d is exiting.\n",thrd_num);
    //解锁
   pthread_mutex_unlock(&mutex);

    pthread_exit(NULL);   
}

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