文章目录
- 前言
- 进程VS线程——哪些资源共享、哪些资源独占
- 线程的控制
-
- POSIX线程库
- 创建线程：pthread_create
- 等待线程：pthread_join
- 终止线程：pthread_exit
- 获取线程自己的id：pthread_self
- 取消线程：pthread_cancel
- 线程退出对应的返回值问题
前言
本篇文章我们来学习线程控制函数的使用方法，我将从线程函数的原型、参数解析、使用方式来带领着大家一起学习线程函数的使用，同时重点指出线程返回值的一些问题。
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进程VS线程——哪些资源共享、哪些资源独占
在进行线程的操作之前，我想先和大家理清楚对于进程和线程，哪些资源是它们两个共享的，哪些资源是独占的，这样的话在我们操作线程的过程当中也会更加的清晰
- 进程间具有独立性
- 线程共享地址空间，也就是共享进程资源
- 进程是资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位
- 线程共享进程的数据，也拥有自己的部分“私有”数据，如：线程ID，线程的上下文数据、栈、errno、信号屏蔽字、调度优先级等
- 单进程的多个线程共享代码段和数据段、文件描述符表、每种信号处理方式、当前工作目录、用户id和组id等
线程的控制
POSIX线程库
对线程库的要求形成了一个POSIX标准，标准要求如下：
- 与线程相关的函数构成了一个完整的系列，绝大多数函数的名字都是以"pthread_"打头的
- 要使用这些函数库，要通过引入头文件<pthread.h>
- 链接这些线程库时要使用编译器命令的"-lpthread"选项，用来指定要连接的库
创建线程：pthread_create
函数原型如下所示： 
功能：创建一个新的线程 参数解析： *restrict thread：输出型参数，创建一个线程成功后返回线程的id，那么这个id是不是LWP呢，答案是否定的，原因是这个id并不需要暴露给用户 pthread_attr_t *restrict attr：线程的属性，一般不需要设置 void *(start_routine)(void )：回调函数，返回值为void，参数是void void *restrict arg：传递给回调函数的参数 头文件：#include<pthread.h> 使用说明：要指定连接-pthread库 返回值：成功返回0，失败返回错误码
我们用下面的代码来演示这个函数的使用：
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<string>
#include<unistd.h>
void*thread_routine(void*arg)
{
std::string name=static_cast<const char*>(arg);
while(true)
{
std::cout<<"子线程正在运行…"<<" 子线程id是："<<name<<std::endl;
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t pid;
pthread_create(&pid,nullptr,thread_routine,(void*)"thread-1");
while(true)
{
std::cout<<"主线程正在运行…"<<std::endl;
sleep(1);
}
return 0;
}
运行结果如下： 
等待线程：pthread_join
函数原型如下所示： 
功能：阻塞等待，保证主线程最后一个退出，自动解决新线程的内存泄漏及僵尸问题 参数解析： pthread_t thread：输入型参数，想要等待的线程的id void **retval：输出型参数，获取新线程的退出信息，如果不关心就设置为nullptr 返回值：如果成功返回0，如果失败就返回出错时的错误码
我们用下面的代码来演示这个函数的使用：
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<string>
#include<unistd.h>
void*thread_routine(void*arg)
{
std::string name=static_cast<const char*>(arg);
int cnt=5;
while(cnt—)
{
std::cout<<"子线程正在运行…"<<" 子线程id是："<<name<<std::endl;
sleep(1);
}
return nullptr;
}
int main()
{
pthread_t pid;
pthread_create(&pid,nullptr,thread_routine,(void*)"thread-1");
printf("创建了一个新线程,它的tid是：0X%lx\\n",pid);
pthread_join(pid,nullptr);
std::cout<<"主线程退出…"<<std::endl;
return 0;
}
运行结果如下所示： 
终止线程：pthread_exit
函数原型如下所示： 
功能：终止线程 参数解析： void *retval：线程退出时的退出码
我们用下面的代码来演示这个函数的使用：
#include<iostream>
#include<pthread.h>
#include<string>
#include<unistd.h>
void*thread_routine(void*arg)
{
std::string name=static_cast<const char*>(arg);
int cnt=5;
while(cnt—)
{
std::cout<<"子线程正在运行…"<<" 子线程id是："<<name<<std::endl;
sleep(1);
}
pthread_exit(nullptr);
}
int main()
{
pthread_t pid;
pthread_create(&pid,nullptr,thread_routine,(void*)"thread-1");
printf("创建了一个新线程,它的tid是：0X%lx\\n",pid);
pthread_join(pid,nullptr);
sleep(8);
std::cout<<"主线程退出…"<<std::endl;
return 0;
}
运行结果如下所示： 
获取线程自己的id：pthread_self
函数原型如下所示： 
这个函数我们不做过多的演示，当我们需要获取当前线程的id时就可以直接调用这个函数
取消线程：pthread_cancel
函数原型如下所示： 
函数功能：让一个线程去取消另一个线程 返回值：成功返回0，失败返回对应的错误码
线程退出对应的返回值问题
这里的返回值问题我们重点来讨论pthread_join第二个参数的返回值问题
前面我们提到，这个函数的第二个参数实际上是一个输出型的参数，我们可以通过这个参数得到线程的返回值信息，未来我们在实际工作当中可以定义一批错误码，来记录返回值的信息，然后通过pthread_join这个函数来拿到这个返回值，从而去判断子线程的执行情况正确与否
但是此时我们遇到了这样的问题，获取新线程的执行结果，需要考虑异常问题吗？答案是不用考虑异常问题，因为新线程只要异常了，那么整个进程就会退出，主线程没有机会去关注到新线程的异常信息，所以join不提供异常的处理，那么如果线程出现了异常，就会由父进程回收，通过wait接口关注异常
那么此时就会出现这样的问题，新线程是如何把自己的返回值交给父进程的？父进程如何通过pthread_join获得指定子进程的退出信息？
当程序启动的时候，首先要加载虚拟地址空间，构建页表映射、加载内核代码和数据结构等等，我们所使用的库也需要加载到内存，然后通过页表映射到虚拟地址的共享区里面，那么一个进程创建的线程是谁提供的呢？实际上是pthread库为我们提供的，Linux操作系统只有轻量级进程，而我们创建的线程需要被管理起来，因此需要先描述再组织，所以pthread库必定为我们提供了一个描述线程的结构体 ，这个结构体的名称叫作TCB，这个结构体里面存在一个LWP轻量级进程id，而我们前面所打印的线程id实际上是一个虚拟地址，这个地址就是TCB结构体变量在库当中的起始地址，所以线程的返回值实际上是被写进了对应的TCB结构体里面，所以这也就解释了为什么pthread_join的第二个参数是一个二级指针，是因为我们需要先访问到这个TCB结构体，然后在这个TCB结构体里面拿到线程的返回值，所以第二个参数必须是一个二级指针
综上所述：我们把Linux下的线程叫作用户级线程
