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【PTHREAD】线程创建

news 来源：原创 2024/5/6 19:57:24

1 API

int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);

参数
- thread
  线程的唯一标识。在线程内部使用pthread_self()获取。
- attr
  线程属性。设置为NULL表示使用默认属性。
- start_routime
  线程工作函数。类型为以void *为参数，并返回void *
- arg
  传递给线程工作函数（start_routime）的数据指针。设置为NULL标识无需传递数据。

2 案例：默认值创建线程

源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void *start_routine(void *ptr)
{
    printf("子线程(%lu)等待3秒后退出...\n", pthread_self());
    sleep(3);
    printf("子线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    return (void *)NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("主线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());
    pthread_t thread_id;

    {
        // 以默认线程属性，创建无数据传递的线程
        pthread_attr_t attr;
        pthread_attr_init(&attr);
        pthread_create(&thread_id, &attr, start_routine, NULL);
        pthread_attr_destroy(&attr);

        // 下面这条语句与上面的四条语句等价
        // pthread_create(&thread_id, NULL, start_routine, NULL);
    }

    printf("主线程(%lu)等待5秒后结束...\n", pthread_self());
    sleep(5);

    printf("主线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出

主线程(139943698245440)开始运行…
主线程(139943698245440)等待5秒后结束…
子线程(139943698241280)等待3秒后退出…
子线程(139943698241280)即将退出…
主线程(139943698245440)即将退出…

3 案例：线程传参

源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>

typedef struct _student
{
    int id;
    int age;
    char name[32];
} student;

void *start_routine(void *ptr)
{
    printf("子线程(%lu)等待3秒后退出...\n", pthread_self());
    sleep(3);
    student *pstu = (student *)ptr;
    printf("子线程(%lu)接收的数据: name = %s, age = %d, id = %d\n",
           pthread_self(), pstu->name, pstu->age, pstu->id);
    printf("子线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    return (void *)NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("主线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());

    student stu;
    bzero(&stu, sizeof(stu));
    strcpy(stu.name, "zhang san");
    stu.age = 18;
    stu.id = 2022;

    pthread_t thread_id;
    {
        printf("父线程(%lu)传递的数据: name = %s, age = %d, id = %d\n",
               pthread_self(), stu.name, stu.age, stu.id);
        pthread_create(&thread_id, NULL, start_routine, &stu);
    }

    printf("主线程(%lu)等待5秒后结束...\n", pthread_self());
    sleep(5);

    printf("主线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出

主线程(139644495886144)开始运行…
父线程(139644495886144)传递的数据: name = zhang san, age = 18, id = 2022
主线程(139644495886144)等待5秒后结束…
子线程(139644495881984)等待3秒后退出…
子线程(139644495881984)接收的数据: name = zhang san, age = 18, id = 2022
子线程(139644495881984)即将退出…
主线程(139644495886144)即将退出…

4 线程属性之CPU时钟

#include <pthread.h>
#include <time.h>

int pthread_getcpuclockid(pthread_t thread, clockid_t *clock_id);

5 线程属性之调度策略与调度参数

int pthread_setschedparam(pthread_t thread, int policy, const struct sched_param *param);
int pthread_getschedparam(pthread_t thread, int *policy, struct sched_param *param);

6 线程属性之调度优先级

int pthread_setschedprio(pthread_t thread, int prio);

7 案例：获取线程属性

源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

void *start_routine(void *ptr)
{
    printf("子线程(%lu)等待3秒后退出...\n", pthread_self());

    clockid_t clock_id;
    pthread_getcpuclockid(pthread_self(), &clock_id);
    printf("子线程(%lu)的CPU时钟ID(%d)\n", pthread_self(), clock_id);

    int sched_policy;
    struct sched_param param;
    pthread_getschedparam(pthread_self(), &sched_policy, &param);
    printf("子线程(%lu)的调度策略(%s)\n", pthread_self(),
           sched_policy == SCHED_FIFO ? "SCHED_FIFO" :
           sched_policy == SCHED_RR  ? "SCHED_RR" :
           sched_policy == SCHED_OTHER ? "SCHED_OTHER" : "???");
    printf("子线程(%lu)的调度优先级(%d)\n", pthread_self(), param.sched_priority);

    printf("子线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    return (void *)NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("主线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());

    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, start_routine, NULL);

    clockid_t clock_id;
    pthread_getcpuclockid(pthread_self(), &clock_id);
    printf("主线程(%lu)的CPU时钟ID(%d)\n", pthread_self(), clock_id);

    int sched_policy;
    struct sched_param param;
    pthread_getschedparam(pthread_self(), &sched_policy, &param);
    printf("主线程(%lu)的调度策略(%s)\n", pthread_self(),
           sched_policy == SCHED_FIFO ? "SCHED_FIFO" :
           sched_policy == SCHED_RR  ? "SCHED_RR" :
           sched_policy == SCHED_OTHER ? "SCHED_OTHER" : "???");
    printf("主线程(%lu)的调度优先级(%d)\n", pthread_self(), param.sched_priority);

    printf("主线程(%lu)等待5秒后结束...\n", pthread_self());
    sleep(5);

    printf("主线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出

主线程(139759329433408)开始运行…
主线程(139759329433408)的CPU时钟ID(-50154)
子线程(139759329429248)等待3秒后退出…
子线程(139759329429248)的CPU时钟ID(-50162)
子线程(139759329429248)的调度策略(SCHED_OTHER)
子线程(139759329429248)的调度优先级(0)
子线程(139759329429248)即将退出…
主线程(139759329433408)的调度策略(SCHED_OTHER)
主线程(139759329433408)的调度优先级(0)
主线程(139759329433408)等待5秒后结束…
主线程(139759329433408)即将退出…

8 线程属性之私有数据

程序经常需要在不同的线程中使用全局或静态变量，这些变量不同的线程中拥有不同的值。由于同一个进程中的所有线程共享相同的内存空间，因此常规的变量无法实现该需求。

为满足以上需求，提出了线程私有数据的概念。每个线程有一个私有的内存块，这个内存块就是线程的特有区域。该区域使用键值进行索引，使用void *类型。

当创建一个线程时，所有的线程私有数据的键值均为NULL。

typedef unsigned int pthread_key_t;

int pthread_key_create(pthread_key_t *key, void (*destr_function) (void *));
int pthread_key_delete(pthread_key_t key);
int pthread_setspecific(pthread_key_t key, const void *pointer);
void * pthread_getspecific(pthread_key_t key);

pthread_key_create
- 用于创建一个新的键值。
- 参数destr_function如果非NULL，指定与键值相关的析构函数。当线程通过pthread_exit或取消操作进行终结时，指定的析构函数被调用，其参数为键值对应的数据。如果赋值为NULL，则不进行调用。如果有多个键值对应的数据需要析构，则其调用的顺序是不确定的。

2.2.9 案例：私有数据的使用

源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>

pthread_key_t key;

void *start_routine(void *ptr)
{
    printf("子线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());
    pthread_key_t key = *((pthread_key_t *)ptr);

    // 主线程向KEY中写入值
    int specific_data = 88;
    pthread_setspecific(key, &specific_data);

    sleep(3);

    // 主线程从KEY中获取值
    int *p_specific_data = pthread_getspecific(key);
    printf("主线程(%lu)的私有数据(%d), 地址(%p)\n", pthread_self(), *p_specific_data, p_specific_data);

    printf("子线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    return (void *)NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("主线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());

    // 初始化KEY
    pthread_key_create(&key, NULL);

    // 主线程向KEY中写入值
    int specific_data = 99;
    pthread_setspecific(key, &specific_data);

    pthread_t thread_id;
    pthread_create(&thread_id, NULL, start_routine, &key);

    // 主线程从KEY中获取值
    int *p_specific_data = pthread_getspecific(key);
    printf("主线程(%lu)的私有数据(%d), 地址(%p)\n", pthread_self(), *p_specific_data, p_specific_data);

    sleep(5);

    // 销毁KEY
    pthread_key_delete(key);

    printf("主线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出

主线程(140110147004224)开始运行…
主线程(140110147004224)的私有数据(99), 地址(0x7ffe404081f4)
子线程(140110147000064)开始运行…
主线程(140110147000064)的私有数据(88), 地址(0x7f6def8a8ec8)
子线程(140110147000064)即将退出…
主线程(140110147004224)即将退出…

10 判断线程ID是否相等

int pthread_equal(pthread_t t1, pthread_t t2);

相等返回非零
不等但会零

11 单次初始化

pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;
int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine) (void));

用于保证参数init_routine中的代码最多执行一次

13 案例：单次初始化的使用

源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>

pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;

void init_routine(void)
{
    printf("线程(%lu)执行初始化\n", pthread_self());
}


void *start_routine(void *ptr)
{
    printf("子线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());
    pthread_once(&once, init_routine);
    printf("子线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    return (void*)"9999";
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    printf("主线程(%lu)开始运行...\n", pthread_self());
    
    pthread_t thread_id_01;
    pthread_create(&thread_id_01, NULL, start_routine, NULL);

    pthread_t thread_id_02;
    pthread_create(&thread_id_02, NULL, start_routine, NULL);

    printf("主线程(%lu)即将退出...\n", pthread_self());
    exit(EXIT_SUCCESS);
}