POSIX线程接口编程学习心得

由于实验需要，需要了解下C语言多线程编程的知识，于是学习了下POSIX线程编程的知识，有点心得，记录并分享一下。

POSIX（可移植操作系统接口）线程是提高代码响应和性能的有力手段。与标准 fork() 相比，线程带来的开销很小。内核无需单独复制进程的内存空间或文件描述符等等。这就节省了大量的 CPU 时间，使得线程创建比新进程创建快上十到一百倍。分析一个简单的POSIX线程例子：

#include <pthread.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

 void *thread_function(void *arg) {

  int i;

  for ( i=0; i<20; i++) {

    printf("Thread says hi!\n");

    sleep(1);

  }

  return NULL;

}

int main(void) {

  pthread_t mythread;

  if ( pthread_create( &mythread, NULL, thread_function, NULL) ) {

    printf("error creating thread.");

    abort();

  }

  if ( pthread_join ( mythread, NULL ) ) {

    printf("error joining thread.");

    abort();

  }

  exit(0);

}

main() 中声明了变量 mythread，类型是 pthread_t。pthread_t 类型在 pthread.h 中定义，通常称为“线程 id”（缩写为 "tid"）。可以认为它是一种线程句柄。
mythread 声明后（记住 mythread 只是一个 "tid"，或是将要创建的线程的句柄），调用 pthread_create 函数创建一个真实活动的线程。不要因为 pthread_create()
在 "if" 语句内而受其迷惑。由于 pthread_create() 执行成功时返回零而失败时则返回非零值，将 pthread_create() 函数调用放在 if() 语句中只是为了方便地检测
失败的调用。让我们查看一下 pthread_create 参数。第一个参数 &mythread 是指向 mythread 的指针。第二个参数当前为 NULL，可用来定义线程的某些属性。由于缺省
的线程属性是适用的，只需将该参数设为 NULL。

第三个参数是新线程启动时调用的函数名。本例中，函数名为 thread_function()。当 thread_function() 返回时，新线程将终止。本例中，线程函数没有实现大的功能。
它仅将 "Thread says hi!" 输出 20 次然后退出。注意 thread_function() 接受 void * 作为参数，同时返回值的类型也是 void *。这表明可以用 void * 向新线
程传递任意类型的数据，新线程完成时也可返回任意类型的数据。那如何向线程传递一个任意参数？很简单。只要利用 pthread_create() 中的第四个参数。本例中，因为没有
必要将任何数据传给微不足道的 thread_function()，所以将第四个参数设为 NULL。

您也许已推测到，在 pthread_create() 成功返回之后，程序将包含两个线程。等一等，两个线程？我们不是只创建了一个线程吗？不错，我们只创建了一个进程。但是主程序同样也是一个线程。可以这样理解：如果编写的程序根本没有使用 POSIX 线程，则该程序是单线程的（这个单线程称为“主”线程）。创建一个新线程之后程序总共就有两个线程了。

我想此时您至少有两个重要问题。第一个问题，新线程创建之后主线程如何运行。答案，主线程按顺序继续执行下一行程序（本例中执行 "if (pthread_join(...))"）。第二个问题，新线程结束时如何处理。答案，新线程先停止，然后作为其清理过程的一部分，等待与另一个线程合并或“连接”。

现在，来看一下 pthread_join()。正如 pthread_create() 将一个线程拆分为两个， pthread_join() 将两个线程合并为一个线程。pthread_join() 的第一个参数是 tid mythread。第二个参数是指向 void 指针的指针。如果 void 指针不为 NULL，pthread_join 将线程的 void * 返回值放置在指定的位置上。由于我们不必理会 thread_function() 的返回值，所以将其设为 NULL.

您会注意到 thread_function() 花了 20 秒才完成。在 thread_function() 结束很久之前，主线程就已经调用了 pthread_join()。如果发生这种情况，主线程将中断（转向睡眠）然后等待 thread_function() 完成。当 thread_function() 完成后, pthread_join() 将返回。这时程序又只有一个主线程。当程序退出时，所有新线程已经使用 pthread_join() 合并了。这就是应该如何处理在程序中创建的每个新线程的过程。如果没有合并一个新线程，则它仍然对系统的最大线程数限制不利。这意味着如果未对线程做正确的清理，最终会导致 pthread_create() 调用失败。

pthread_join函数简介

函数pthread_join用来等待一个线程的结束。

头文件： #include <pthread.h>

函数定义： int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

描述：

pthread_join()函数，以阻塞的方式等待thread指定的线程结束。当函数返回时，被等待线程的资源被收回。如果进程已经结束，那么该函数会立即返回。并且thread指定的线程必须是joinable的。

参数：

thread: 线程标识符，即线程ID，标识唯一线程。

retval: 用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值。

返回值： 0代表成功。失败，返回的则是错误号。

pthread_join的应用

pthread_join使一个线程等待另一个线程结束。

代码中如果没有pthread_join 主线程会很快结束从而使整个进程结束，从而使创建的线程没有机会开始执行就结束了。加入pthread_join后，主线程会一直等待直到等待的线程结束自己才结束，使创建的线程有机会执行。

所有线程都有一个线程号，也就是Thread ID。其类型为pthread_t。通过调用pthread_self()函数可以获得自身的线程号。

参考资料：http://baike.baidu.com/link?url=lmnX74Y8XmpO899avy5qVTQmGyLCUffACb4J-1uFf93rhXnj8vM4xbe7htdIY3BwGDKVSwgZxGRKltlPa3O--a

　　　　　https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_thread1/

巴特西

POSIX线程接口编程学习心得

pthread_join的应用

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