Linux_线程控制

线程控制的相关接口

进程创建相关

之前我们已经认识到了pthread_create函数用来创建线程，这里不再赘述。

pthread_self函数

void* routine(void* args)
{std::cout  << "我是新线程..." << pthread_self() << std::endl;return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");while(true)    sleep(1);return 0;
}

通过结果我们可以发现，得到了一个数字。实际上，使用 pthread_self 得到的这个数实际上是虚拟地址空间上的一个地址，通过这个地址，可以找到关于这个线程的基本信息，包括线程ID，线程栈，寄存器等属性；而真正的线程ID是通过 ps -aL | head -1 && ps -aL | grep mythread 命令得到的。

进程等待相关

为什么需要线程等待？

  • 已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内。
  • 创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间。
  • 若不等待，就会有内存泄露的问题。

pthread_join函数

参数说明

  • pthread_t thread：这是要等待的线程的标识符（ID），该标识符是由 pthread_create 函数返回的。
  • void **retval：这是一个指向 void * 指针的指针，用于接收被等待线程的返回值。

retval参数的可能取值（下面代码中都会体现）：

  1. 如果thread线程通过return返回，retval所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
  2. 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉，retval所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED(-1)。
  3. 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的，retval所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
  4. 如果对thread线程的终止状态不感兴趣，可以传NULL给retval参数。

如果成功，pthread_join 返回 0；如果失败，则返回错误码。

 ps. 如果需要退出的线程一直不退出，那么等待该线程的线程就会一直等待！

void* routine(void* args)
{std::cout  << "我是新线程..." << pthread_self() << std::endl;return nullptr;
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");// 等待int n = pthread_join(tid1, nullptr);if(n != 0)std::cerr << "join error: "<< n << ", " << strerror(n) << std::endl;std::cout << "join success!" << std::endl;while(true)    sleep(1);return 0;
}

我们将代码稍作修改

void* routine(void* args)
{while(true){std::cout  << "我是新线程..." << toHex(pthread_self()) << std::endl;sleep(1);break;}// 返回值：可以是变量、数字、对象！return (void*)10;    // 将返回结果修改为10
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");void *ret = nullptr;int n = pthread_join(tid, &ret);// 等待成功并打印ret的值std::cout << "join success!, ret: " << (long long int)ret << std::endl;return 0;
}

结论：ret的值其实就是routine的返回值！

ps. 理论上，堆空间也是共享的！谁拿着堆空间的入口地址，谁就能访问该堆区！栈空间也是如此！

Demo代码

// 创建多线程并等待的样例(传递参数为对象)
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>#define NUM 5class ThreadDate
{
public:ThreadDate(){}void Init(int a, int b, std::string name){   _a = a;_b = b;_name = name;}int Result()    {return _a + _b; }std::string Name(){return _name;}void SetId(pthread_t id){ _tid = id;}pthread_t Id(){return _tid;}int A(){return _a;}int B(){return _b;}~ThreadDate(){}
private:int _a;int _b;int _result;std::string _name;pthread_t _tid;
};void* routine(void* args)
{ThreadDate* td = static_cast<ThreadDate*>(args);std::cout << "我是新线程,我的名字是: " << td->Name() << std::endl;return nullptr;
}
int main()
{ThreadDate td[NUM];// 预处理for(int i = 0;i < NUM;i++){char id[64];snprintf(id, sizeof(id), "thread-%d", i);td[i].Init(i * 10, i * 20, id);}// 创建多个线程for(int i = 0;i < NUM;i++){pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, &td[i]);td[i].SetId(tid);}// 等待多个线程for(int i = 0;i < NUM;i++){pthread_join(td[i].Id(), nullptr);}// 汇总处理结果for(int i =0;i < NUM; i++){printf("td[%d]: %d+%d=%d[%ld]\n", i, td[i].A(), td[i].B(), td[i].Result(), td[i].Id());}return 0;
}

进程终止模块

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程，有三种方法:

  1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用，从main函数return相当于调用exit。
  2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。
  3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

pthread_exit函数

 参数：

  • retval：这是一个指向任意数据的指针，该数据将被线程的终止状态所使用，并且可以被其他线程通过调用 pthread_join 来访问。
void* routine(void* args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);std::cout << "我是新线程..." << std::endl;pthread_exit((void*)10);    // 作用与return相同
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");void* ret = nullptr;pthread_join(tid, &ret);std::cout << "new thread exit code: " << (long long int)ret << std::endl;return 0;
}

pthread_cancel函数

参数：

  • thread：要发送取消请求的线程标识符（pthread_t 类型）。
void* routine(void* args)
{std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << "我是新线程..." << std::endl;sleep(1);}//该线程没有退出
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");sleep(2);pthread_cancel(tid);std::cout << "取消线程: " << tid << std::endl;sleep(2);void* ret = nullptr;// 取消之后的线程的返回值为：-1：PTHREAD_CANCELED ((void *) -1)// 所以取消之后的线程也必须join，否则就会内存泄漏pthread_join(tid, &ret);    std::cout << "new thread exit code: " << (long long int)ret << std::endl;return 0;
}

线程分离模块

pthread_detach函数

void* routine(void* args)
{// 线程分离可以自己主动分离// pthread_detach(pthread_self());std::string name = static_cast<const char*>(args);while(true){std::cout << "我是新线程..." << std::endl;sleep(1);}
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread");// 线程分离也可以被主线程分离pthread_detach(tid);sleep(2);    //先让线程分离，在进行等待void* ret = nullptr;int n = pthread_join(tid, &ret);// pthread_join返回0代表等待成功，非0为失败std::cout << "new thread exit code: " << (long long int)ret << ", n: " << n <<  std::endl;return 0;
}

线程分离之后，pthread_join就不会阻塞等待被分离的线程，所以join就会失败。

线程局部存储

线程局部存储（Thread Local Storage，TLS）是一种特殊的存储机制，用于为每个线程提供独立的变量副本，确保线程之间的数据隔离。

__thread关键字实现线程局部存储

__thread int tls_variable = 0; // 每个线程都有独立的tls_variable副本

ps. __thread只能修饰内置类型 

优点：

  • 线程安全：每个线程访问自己的变量副本，避免了线程之间的数据竞争。

  • 性能优化：减少了锁的使用，提高了多线程程序的性能。

  • 灵活性：可以存储线程相关的上下文信息。

缺点：

  • 内存占用：每个线程都会有一个独立的变量副本，可能会增加内存占用。

  • 线程生命周期管理：需要确保线程结束时清理线程局部存储的资源，否则可能导致内存泄漏。

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