标签：系统 出错 退出 lock 计数 刷新 shared 相关 私有
线程概念
进程：
- 进程有独立的地址空间
- Linux为每个进程创建task_structt
- 每个进程都参与内核调度，互不影响
线程：
- 进程在切换时系统开销大
- 很多操作系统引入轻量级进程LWP
- 同一进程中的线程共享相同地址空间
- linux不区分进程、线程
线程资源
- 共享资源
- 可执行的命令
- 静态数据
- 进程中打开的文件描述符
- 当前工作目录
- 用户ID
- 用户组ID
- 私有资源
- 线程ID（TID）
- PC（程序计数器）和相关寄存器
- 堆栈
- 错误号（errno）
- 优先级
- 执行状态和属性
使用线程的好处
- 大大提高了任务切换的效率
- 避免了额外的TLB&cache的刷新
Linux线程库-pthread
如果进程结束，进程下的所有线程都会被结束
线程的创建-pthread_create
#include int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void *(routine)(void *),void *arg);
// 成功返回0
// 失败返回错误码
// tread线程对象
// attr 线程属性，NULL代表默认属性
// *(routine)(void *) routine线程执行的函数
// arg传递给现场执行函数的参数
线程的回收-pthread_join
#include int pthread_join(pthread_t thread,void **retval);
// 成功返回0
// 失败时返回错误码
// thread 要回收的线程对象
// *retval 接受线程thread的返回值
// 调用线程阻塞知道thread的返回值
线程的结束-pthread_exit
#include void pthread_exit(void *retval);
// 结束当前线程 或指定到函数的return结束
// retval可被其他线程通过pthread_join获取
// retval不能是局部变量否则会出错
// 线程私有资源被释放
Demo：
#include
#include
#include
#include string.h>
char message[32] = "hello World";
void *thread_func(void *arg) {
sleep(1);
strcpy(message, "thread hello");
// 线程退出
// pthread_exit("thread over");
return "thread over"; // 与上方pthread_exit效果相同
}
int main(int argc, char *argv[]) {
pthread_t a_thread;
void *result;
// 创建线程
if (pthread_create(&a_thread, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
perror("pthread_create");
}
// 线程回收
pthread_join(a_thread, &result);
printf("result:%s\n", result); // result接受线程的返回值
// 查看线程是否继承了进程的资源
printf("message:%s\n", message);
return 0;
}
// Ps:编译一定要链接 否则会报错
// $gcc -o test test.c -l pthread
线程间通讯
优点：线程间通讯很容易（通过全局变量交换数据）
缺点：多个线程 访问共享数据时需要同步或互斥机制
同步机制
同步（synchronization）指的是多个任务按照约定的先后次序相互配合完成一件事
由信号量来决定线程是继续运行还是阻塞等待
信号量
- 信号量代表某一类资源，其值表示系统中该资源的数量
- 信号量是一个受保护的变量，只能通过三种操作来访问
信号量P/V操作
if (信号量的值大于0){申请资源的任务继续运行;信号量的值减一;}
else{申请资源的任务阻塞;}
if(有任务在等待资源){唤醒等待任务，让其继续运行}
Posix信号量
- 无名信号量（基于内存的信号量）
- 有名信号量（既可以用线程，也可以用于进程）
信号量的初始化-sem_init
#include int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int val);
// 信号量被创建后必须初始化
// 成功时返回0
// 失败返回EOF
// sem 指向要初始化的信号量对象
// pshared 信号量的使用范围 0代表线程间 1代表进程间
// val信号量的初值,0代表没有资源,大于0代表有资源
P/V操作
#include int sem_wait(sem_t *sem); // P操作
int sem_post(sem_t *sem); // V操作
// 成功时返回0
// 失败时返回EOF
// sem执行要操作的信号量对象
Demo1：两个线程同步读写缓冲区（生产者、消费者问题）
#include
#include
#include
#include string.h>
#include // 全局buf
char buf[32];
sem_t ser;
sem_t sew;
void *function(void *args) {
while (1) {
// 执行p操作
sem_wait(&ser);
printf("you enter %d charachtes\n", strlen(buf));
sem_post(&sew);
}
};
int main(int argc, char *argv[]) {
pthread_t a_thread;
// 先初始化信号量 写和读
if (sem_init(&ser, 0, 0) 0) {
perror("sem_init");
return 0;
}
// 这里初始化为1
if (sem_init(&sew, 0, 1) 0) {
perror("sem_init");
return 0;
}
// 再创建线程
if (pthread_create(&a_thread, NULL, function, NULL) != 0) {
printf("no create");
return 0;
}
printf("input quit to exit:\n");
do {
// 每次往缓冲区写完一次操作后都将执行一次post v操作操作
sem_wait(&sew);
fgets(buf, 32, stdin);
sem_post(&ser);
} while (strncmp(buf, "quit", 4) != 0);
{
// 如果输入不是quit则继续循环
return 0;
}
}
互斥机制
临界资源
临界区
互斥机制
- mutex互斥锁
- 任务访问临界资源前申请锁，访问完后释放锁
初始化锁-pthread_mutex_init
#include int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *attr);
// 成功时返回0
// 失败时返回错误码
// mutex 指向要初始化的互斥锁对象
// attr互斥锁属性,NULL表示缺省属性
申请锁-pthread_mutex_lock
#include int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t * mutex);
// 成功时返回0
// 失败时返回错误码
// 如果无法获得锁，任务阻塞
// mutex 指向要初始化的互斥锁对象
释放锁-pthread_mutex_unlock
#include int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
// 成功时返回0
// 失败时返回错误码
// 执行完临界区要即使释放
// mutex指向要初始化的互斥锁对象
Demo:
#include
#include
#include
unsigned int value1, value2;
pthread_mutex_t lock;
int number = 0;
void *function() {
pthread_mutex_lock(&lock);
puts("子线程进入");
value1 = number++;
value2 = ++number;
sleep(1);
puts("子线程截止");
printf("value1: %d value2:%d\n", value1, value2);
pthread_mutex_unlock(&lock);
return 0;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
pthread_t a_thread;
// 初始化锁
if (pthread_mutex_init(&lock, NULL) != 0) {
perror("pthread_mutex_init");
return 0;
}
// 创建线程
if (pthread_create(&a_thread, NULL, function, NULL) != 0) {
perror("pthread_create");
return 0;
}
// 加锁
pthread_mutex_lock(&lock);
puts("主进程进入");
value1 = number++;
value2 = ++number;
sleep(1);
puts("主进程截止");
printf("value1: %d value2:%d\n", value1, value2);
pthread_mutex_unlock(&lock);
sleep(3);
}
C语言基础-线程
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原文地址：https://www.cnblogs.com/binHome/p/12850818.html