Linux多線程編程（實踐）

    下面先來一個執行個體。我們通過建立兩個線程來實現對一個數的遞加。
或許這個執行個體沒有實際運用的價值，但是稍微改動一下，我們就可以用到其他地方去拉。

#include <pthread.h><br />#include <stdio.h><br />#include <sys/time.h><br />#include <string.h><br />#define MAX 10</p><p>pthread_t thread[2];<br />pthread_mutex_t mut;<br />int number = 0, i;</p><p>void *thread1()<br />{<br />printf ("thread1 : I'm thread 1/n");</p><p>for (i = 0; i < MAX; i++)<br />{<br />printf("thread1 : number = %d/n",number);<br />pthread_mutex_lock(&mut);<br />number++;<br />pthread_mutex_unlock(&mut);<br />sleep(2);<br />}</p><p>printf("thread1 :主函數在等我完成任務嗎？/n");<br />pthread_exit(NULL);<br />}</p><p>void *thread2()<br />{<br />printf("thread2 : I'm thread 2/n");</p><p>for (i = 0; i < MAX; i++)<br />{<br />printf("thread2 : number = %d/n",number);<br />pthread_mutex_lock(&mut);<br />number++;<br />pthread_mutex_unlock(&mut);<br />sleep(3);<br />}</p><p>printf("thread2 :主函數在等我完成任務嗎？/n");<br />pthread_exit(NULL);<br />}</p><p>void thread_create(void)<br />{<br />int temp;<br />memset(&thread, 0, sizeof(thread)); //comment1</p><p>//建立線程<br />if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0) //comment2<br />printf("線程1建立失敗!/n");<br />else<br />printf("線程1被建立/n");</p><p>if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0) //comment3<br />printf("線程2建立失敗");<br />else<br />printf("線程2被建立/n");<br />}</p><p>void thread_wait(void)<br />{<br />//等待線程結束<br />if(thread[0] !=0) //comment4<br />{<br />pthread_join(thread[0],NULL);<br />printf("線程1已經結束/n");<br />}<br />if(thread[1] !=0) //comment5<br />{<br />pthread_join(thread[1],NULL);<br />printf("線程2已經結束/n");<br />}<br />}</p><p>int main()<br />{<br />//用預設屬性初始化互斥鎖<br />pthread_mutex_init(&mut,NULL);</p><p>printf("我是主函數哦，我正在建立線程，呵呵/n");<br />thread_create();</p><p>printf("我是主函數哦，我正在等待線程完成任務阿，呵呵/n");<br />thread_wait();</p><p>return 0;<br />}<br />

 

 

 

下面我們先來編譯、執行一下：  

$ gcc -lpthread -o thread_example thread_example.c
$ ./thread_example

 

我是主函數哦，我正在建立線程，呵呵
線程1被建立
線程2被建立
我是主函數哦，我正在等待線程完成任務阿，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 :主函數在等我完成任務嗎？
線程1已經結束
thread2 :主函數在等我完成任務嗎？
線程2已經結束

       執行個體代碼裡頭的注釋應該比較清楚了吧，下面我把網路上介紹上面涉及到的幾個函數和變數給引用過來。

 

 

線程相關操作

一、pthread_t

     pthread_t在標頭檔/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定義：
　　typedef unsigned long int pthread_t;
　　它是一個線程的標識符。

二、pthread_create

函數pthread_create用來建立一個線程，它的原型為：
　　extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
　　void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
　　第一個參數為指向線程標識符的指標，第二個參數用來設定線程屬性，第三個參數是線程運行函數的起始地址，最後一個參數是運行函數的參數。這裡，我們的函數thread不需要參數，所以最後一個參數設為空白指標。第二個參數我們也設為空白指標，這樣將產生預設屬性的線程。對線程屬性的設定和修改我們將在下一節闡述。當建立線程成功時，函數返回0，若不為0則說明建立線程失敗，常見的錯誤傳回碼為EAGAIN和EINVAL。前者表示系統限制建立新的線程，例如線程數目過多了；後者表示第二個參數代表的線程屬性值非法。建立線程成功後，新建立的線程則運行參數三和參數四確定的函數，原來的線程則繼續運行下一行代碼。

三、pthread_join pthread_exit
　　
函數pthread_join用來等待一個線程的結束。函數原型為：
　　extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
　　第一個參數為被等待的線程標識符，第二個參數為一個使用者定義的指標，它可以用來儲存被等待線程的傳回值。這個函數是一個線程阻塞的函數，調用它的函數將一直等待到被等待的線程結束為止，當函數返回時，被等待線程的資源被收回。一個線程的結束有兩種途徑，一種是象我們上面的例子一樣，函數結束了，調用它的線程也就結束了；另一種方式是通過函數pthread_exit來實現。它的函數原型為：
　　extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
　　唯一的參數是函數的傳回碼，只要pthread_join中的第二個參數thread_return不是NULL，這個值將被傳遞給 thread_return。最後要說明的是，一個線程不能被多個線程等待，否則第一個接收到訊號的線程成功返回，其餘調用pthread_join的線程則返回錯誤碼ESRCH。
　　在這一節裡，我們編寫了一個最簡單的線程，並掌握了最常用的三個函數pthread_create，pthread_join和pthread_exit。下面，我們來瞭解線程的一些常用屬性以及如何設定這些屬性。

互斥鎖相關

互斥鎖用來保證一段時間內只有一個線程在執行一段代碼。

一、pthread_mutex_init

      函數pthread_mutex_init用來產生一個互斥鎖。NULL參數表明使用預設屬性。如果需要聲明特定屬性的互斥鎖，須調用函數 pthread_mutexattr_init。函數pthread_mutexattr_setpshared和函數 pthread_mutexattr_settype用來設定互斥鎖屬性。前一個函數設定屬性pshared，它有兩個取值， PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用來不同進程中的線程同步，後者用於同步本進程的不同線程。在上面的例子中，我們使用的是預設屬性PTHREAD_PROCESS_ PRIVATE。後者用來設定互斥鎖類型，可選的類型有PTHREAD_MUTEX_NORMAL、PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK、 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE和PTHREAD _MUTEX_DEFAULT。它們分別定義了不同的上所、解鎖機制，一般情況下，選用最後一個預設屬性。

二、pthread_mutex_lock pthread_mutex_unlock pthread_delay_np

　　 pthread_mutex_lock聲明開始用互斥鎖上鎖，此後的代碼直至調用pthread_mutex_unlock為止，均被上鎖，即同一時間只能被一個線程調用執行。當一個線程執行到pthread_mutex_lock處時，如果該鎖此時被另一個線程使用，那此線程被阻塞，即程式將等待到另一個線程釋放此互斥鎖。

 

注意：

1 需要說明的是，上面的兩處sleep不光是為了示範的需要，也是為了讓線程睡眠一段時間，讓線程釋放互斥鎖，等待另一個線程使用此鎖。下面的參考資料1裡頭說明了該問題。但是在linux下好像沒有pthread_delay_np那個函數（我試了一下，提示沒有定義該函數的引用），所以我用了sleep來代替，不過參考資料2中給出另一種方法，好像是通過pthread_cond_timedwait來代替，裡頭給出了一種實現的辦法。

2 請千萬要注意裡頭的注釋comment1-5，那是我花了幾個小時才找出的問題所在。
如果沒有comment1和comment4,comment5,將導致在pthread_join的時候出現段錯誤，另外，上面的comment2和comment3是根源所在，所以千萬要記得寫全代碼。因為上面的線程可能沒有建立成功，導致下面不可能等到那個線程結束，而在用pthread_join的時候出現段錯誤（訪問了未知的記憶體區）。另外，在使用memset的時候，需要包含string.h標頭檔。