二、Linux进程VS线程

1、进程和线程

概念：

进程是资源分配的基本单位

线程是调度的基本单位

线程共享进程数据，但也有线程自己独有的数据:

线程ID

一组寄存器中线程自己的上下文数据

栈

errno

信号屏蔽字（handler方法是共享的）

调度优先级

线程中共享的数据:

代码段和数据段

文件描述符表

每种信号的处理方式

当前工作目录

用户id和组id

注：进程的多个线程共享同一地址空间，因此Text Segment、Data Segment都是共享的，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到

进程和线程的关系图：

三、Linux线程控制

1、POSIX线程库

pthread线程库是应用层的原生线程库：

应用层指的是这个线程库并不是系统接口直接提供的，而是由第三方提供的

原生指的是大部分Linux系统都会默认带上该线程库

与线程有关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以“pthread_”打头的

要使用这些函数库，要通过引入头文件<pthreaad.h>

链接这些线程函数库时，要使用编译器命令的“-lpthread”选项

错误检查：

传统的一些函数是，成功返回0，失败返回-1，并且对全局变量errno赋值以指示错误

pthreads函数出错时不会设置全局变量errno（而大部分POSIX函数会这样做），而是将错误代码通过返回值返回

pthreads同样也提供了线程内的errno变量，以支持其他使用errno的代码。对于pthreads函数的错误，建议通过返回值来判定，因为读取返回值要比读取线程内的errno变量的开销更小

2、线程创建

pthread_create函数原型：

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg);

解释：

功能：创建一个新的线程

参数：thread:输出型参数，返回获取线程ID；attr:设置线程的属性，attr为NULL表示使用默认属性；start_routine:是个函数地址，线程启动后要执行的函数，该函数返回值为void *，参数为void *；arg:传给线程启动函数的参数

返回值：成功返回0；失败返回错误码

注意：

主线程调用pthread_create函数创建一个新线程，此后新线程就会跑去执行参入的函数，而主线程则继续往下执行

对于执行函数来说，参数和返回值的类型都是void *，void *是一个通用的类型，可以传入或者返回数据和其他类型的指针，从而传入和带出多样的类型和数据

示例：

mypthread.c:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int val=0;
void* Routine(void* avgs)
{
    while(1)
    {
        printf("I am %s... val:%d\n",(char*)avgs,val);
        sleep(1);
    }
}
int main()
{
    pthread_t tid1,tid2,tid3;
    int ret1=pthread_create(&tid1,NULL,Routine,(void*)"pthread 1");
    if(ret1!=0)
    {
        fprintf(stderr,"pthread_creat:%s\n",strerror(ret1));
        exit(1);
    }
    int ret2=pthread_create(&tid2,NULL,Routine,(void*)"pthread 2");
    if(ret2!=0)
    {
        fprintf(stderr,"pthread_creat:%s\n",strerror(ret2));
        exit(1);
    }
    int ret3=pthread_create(&tid3,NULL,Routine,(void*)"pthread 3");
    if(ret3!=0)
    {
        fprintf(stderr,"pthread_creat:%s\n",strerror(ret3));
        exit(1);
    }
    while(1)
    {
        printf("I am main pthread...val:%d\n",val++);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}
Makefile:
mypthread:mypthread.c
    gcc -o  $@ $^ -pthread 
.PHONY:clean
clean:
    rm -f mypthread

注意：

默认情况下，ps命令不带-L，看到的就是一个个的进程；带-L就可以查看到每个进程内的多个轻量级进程

在Linux中，应用层的线程与内核的LWP是一一对应的，实际上操作系统调度的时候采用的是LWP，而并非PID，只不过我们之前接触到的都是单线程进程，其PID和LWP是相等的

3、线程ID及线程地址空间布局

概念：

pthread_ create函数会产生一个线程ID，存放在第一个参数指向的地址中。该线程ID和前面说的线程ID不是一回事

前面讲的线程ID（LWP）属于进程调度的范畴。因为线程是轻量级进程，是操作系统调度器的最小单位，所以需要一个数值来唯一表示该线程

pthread_ create函数第一个参数指向一个虚拟内存单元，该内存单元的地址即为新创建线程的线程ID，属于NPTL线程库的范畴。线程库的后续操作，就是根据该线程ID来操作线程的

在Linux系统层面有LWP与线程对应，但是Linux是用轻量级进程模拟的线程，而对于用户来说，并不会关心底层实现，从用户角度来说，他们也需要知道线程的信息，状态以及操作线程，由此在共享区中还相应的构建了TCB（线程控制块），便于用户操作线程，在用户区进行维护

pthread_ self函数原型：

pthread_t pthread_self(void);

功能：获得线程自身的ID

注：对于Linux目前实现的NPTL实现而言，pthread_t类型的线程ID，本质就是一个进程地址空间上的一个地址

• 示图：

注：主线程并不使用动态库里的线程栈，而是使用进程里的栈