Linux下的多线程编程(三)

 更新时间:2014年08月27日 10:26:08   投稿:hebedich  
学东西,往往实例才是最让人感兴趣的,老是学基础理论,不动手,感觉没有成就感,呵呵。

   下面先来一个实例。我们通过创建两个线程来实现对一个数的递加。
或许这个实例没有实际运用的价值,但是稍微改动一下,我们就可以用到其他地方去拉。

下面是我们的代码:

/*thread_example.c : c multiple thread programming in linux
 *author : falcon
 *E-mail : tunzhj03@st.lzu.edu.cn
 */
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#define MAX 10

pthread_t thread[2];
pthread_mutex_t mut;
int number=0, i;

void *thread1()
{
    printf ("thread1 : I'm thread 1/n");

    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        printf("thread1 : number = %d/n",number);
        pthread_mutex_lock(&mut);
            number++;
        pthread_mutex_unlock(&mut);
        sleep(2);
    }


    printf("thread1 :主函数在等我完成任务吗?/n");
    pthread_exit(NULL);
}

void *thread2()
{
    printf("thread2 : I'm thread 2/n");

    for (i = 0; i < MAX; i++)
    {
        printf("thread2 : number = %d/n",number);
        pthread_mutex_lock(&mut);
            number++;
        pthread_mutex_unlock(&mut);
        sleep(3);
    }


    printf("thread2 :主函数在等我完成任务吗?/n");
    pthread_exit(NULL);
}

void thread_create(void)
{
    int temp;
    memset(&thread, 0, sizeof(thread));     //comment1
    /*创建线程*/
    if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0) //comment2   
        printf("线程1创建失败!/n");
    else
        printf("线程1被创建/n");

    if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0) //comment3
        printf("线程2创建失败");
    else
        printf("线程2被创建/n");
}

void thread_wait(void)
{
    /*等待线程结束*/
    if(thread[0] !=0)      {       //comment4          pthread_join(thread[0],NULL);
        printf("线程1已经结束/n");
     }
    if(thread[1] !=0)      {         //comment5        pthread_join(thread[1],NULL);
        printf("线程2已经结束/n");
     }
}

int main()
{
    /*用默认属性初始化互斥锁*/
    pthread_mutex_init(&mut,NULL);

    printf("我是主函数哦,我正在创建线程,呵呵/n");
    thread_create();
    printf("我是主函数哦,我正在等待线程完成任务阿,呵呵/n");
    thread_wait();

    return 0;
}



下面我们先来编译、执行一下

引文:

falcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ gcc -lpthread -o thread_example thread_example.c
falcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ ./thread_example
我是主函数哦,我正在创建线程,呵呵
线程1被创建
线程2被创建
我是主函数哦,我正在等待线程完成任务阿,呵呵
thread1 : I'm thread 1
thread1 : number = 0
thread2 : I'm thread 2
thread2 : number = 1
thread1 : number = 2
thread2 : number = 3
thread1 : number = 4
thread2 : number = 5
thread1 : number = 6
thread1 : number = 7
thread2 : number = 8
thread1 : number = 9
thread2 : number = 10
thread1 :主函数在等我完成任务吗?
线程1已经结束
thread2 :主函数在等我完成任务吗?
线程2已经结束

实例代码里头的注释应该比较清楚了吧,下面我把网路上介绍上面涉及到的几个函数和变量给引用过来。

引文:

线程相关操作

一 pthread_t

pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义:
  typedef unsigned long int pthread_t;
  它是一个线程的标识符。

二 pthread_create

函数pthread_create用来创建一个线程,它的原型为:
  extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
  void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
  第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。这里,我们的函数thread不需要参数,所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针,这样将生成默认属性的线程。对线程属性的设定和修改我们将在下一节阐述。当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败,常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程,例如线程数目过多了;后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后,新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数,原来的线程则继续运行下一行代码。

三 pthread_join pthread_exit
  
函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为:
  extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
  第一个参数为被等待的线程标识符,第二个参数为一个用户定义的指针,它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数,调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止,当函数返回时,被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径,一种是象我们上面的例子一样,函数结束了,调用它的线程也就结束了;另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为:
  extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
  唯一的参数是函数的返回代码,只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL,这个值将被传递给 thread_return。最后要说明的是,一个线程不能被多个线程等待,否则第一个接收到信号的线程成功返回,其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。
  在这一节里,我们编写了一个最简单的线程,并掌握了最常用的三个函数pthread_create,pthread_join和pthread_exit。下面,我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。

互斥锁相关

互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。

一 pthread_mutex_init

函数pthread_mutex_init用来生成一个互斥锁。NULL参数表明使用默认属性。如果需要声明特定属性的互斥锁,须调用函数 pthread_mutexattr_init。函数pthread_mutexattr_setpshared和函数 pthread_mutexattr_settype用来设置互斥锁属性。前一个函数设置属性pshared,它有两个取值, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用来不同进程中的线程同步,后者用于同步本进程的不同线程。在上面的例子中,我们使用的是默认属性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。后者用来设置互斥锁类型,可选的类型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它们分别定义了不同的上所、解锁机制,一般情况下,选用最后一个默认属性。

二 pthread_mutex_lock pthread_mutex_unlock pthread_delay_np

   pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁,此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止,均被上锁,即同一时间只能被一个线程调用执行。当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时,如果该锁此时被另一个线程使用,那此线程被阻塞,即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁。

注意:

1 需要说明的是,上面的两处sleep不光是为了演示的需要,也是为了让线程睡眠一段时间,让线程释放互斥锁,等待另一个线程使用此锁。下面的参考资料1里头说明了该问题。但是在linux下好像没有pthread_delay_np那个函数(我试了一下,提示没有定义该函数的引用),所以我用了sleep来代替,不过参考资料2中给出另一种方法,好像是通过pthread_cond_timedwait来代替,里头给出了一种实现的办法。

2 请千万要注意里头的注释comment1-5,那是我花了几个小时才找出的问题所在。
如果没有comment1和comment4,comment5,将导致在pthread_join的时候出现段错误,另外,上面的comment2和comment3是根源所在,所以千万要记得写全代码。因为上面的线程可能没有创建成功,导致下面不可能等到那个线程结束,而在用pthread_join的时候出现段错误(访问了未知的内存区)。另外,在使用memset的时候,需要包含string.h头文件哦

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