深入理解Linux中的线程控制：多线程编程的实战技巧
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前言：
POSIX线程（Pthreads） 是一种在 POSIX 标准下定义的线程库，它为多线程编程提供了统一的接口，主要用于 UNIX 和类 UNIX 系统（如 Linux、MacOS 和 BSD 等）。POSIX 线程（Pthreads）允许程序在多个处理器上并行运行，从而提高应用程序的性能，尤其在多核处理器环境中。
监控线程的bash
while:;do ps -aL | head -1; ps -aL | grep thread ; sleep 1;done 线程的控制
- 与线程有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
pthread.h - 链接这些线程函数库时要使⽤编译器命令的“-lpthread”选项
线程的创建(pthread_create)
#include<pthread.h>intpthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr,void*(*start_routine)(void*),void*arg);参数解析：
pthread_t *thread：指向pthread_t类型的变量，这个变量将存储新线程的 ID。const pthread_attr_t *attr：指向pthread_attr_t类型的指针，它包含了新线程的属性（如栈大小、调度策略等）。如果传入NULL，则使用默认属性。void *(*start_routine)(void *)：这是一个指向线程执行函数的指针，该函数接收一个void*类型的参数，并返回void*类型的结果。void *arg：这是传递给start_routine函数的参数，允许你向线程传递数据。
示例：
#include<iostream>#include<unistd.h>#include<pthread.h>usingnamespace std;// 线程函数void*mythread(void* args){// 创建一个循环，子线程会打印 6 次for(int i =0; i <6; i++){sleep(1);// 让线程睡眠 1 秒钟，模拟任务的执行 cout <<"Child Thread"<< endl;// 打印“Child Thread”，表示子线程在运行}returnnullptr;}// 主函数intmain(){ pthread_t tid;// 定义一个线程ID变量// 创建子线程，线程的执行函数是 mythread，其他参数为默认值pthread_create(&tid,nullptr, mythread,nullptr);// 主线程执行，循环 6 次for(int i =0; i <6; i++){ cout <<"Main Thread"<< endl;// 打印“Main Thread”，表示主线程在运行sleep(1);// 让主线程睡眠 1 秒钟}// 等待子线程完成执行pthread_join(tid,nullptr);// 阻塞等待 tid 线程执行完毕return0;// 程序正常退出}pthread_create()：用于创建一个新的线程，mythread是新线程的执行函数。该函数接受参数nullptr，表示没有传递任何参数给线程。pthread_join(tid, nullptr)：等待线程tid执行完成，pthread_join阻塞主线程，直到子线程执行完毕。
打印结果：
线程退出
pthread_join
#include<pthread.h>intpthread_join(pthread_t thread,void**retval);参数说明：
pthread_t thread：要等待结束的线程 ID。void **retval：用于存储线程返回值的指针。如果不需要返回值，可以将其设置为NULL。
功能描述：
pthread_join()函数使得调用该函数的线程（通常是主线程）阻塞，直到指定的线程（由thread参数指定）执行完毕。- 当线程结束后，系统会回收该线程的资源。如果
retval不为NULL，线程的返回值将被存储在retval指向的位置。
示例：
#include<iostream>#include<unistd.h>#include<pthread.h>usingnamespace std;// 子线程的执行函数void*mythread(void*args){// 循环6次，每次打印一次信息，并且每次暂停1秒for(int i =0; i <6;i++){sleep(1);// 休眠1秒钟 cout <<"Child Thread is running ...."<< endl;// 输出子线程运行的提示}// 返回一个值100，并强制转换为 void* 类型return(void*)100;}intmain(){ pthread_t tid;// 定义一个线程ID变量// 创建子线程，传入 mythread 函数作为线程执行的函数，参数为 nullptrpthread_create(&tid,nullptr, mythread,nullptr);// 主线程运行6次，每次输出一次信息，并且每次暂停1秒for(int i =0; i <6;i++){ cout <<"Main Thread is running .."<< endl;// 输出主线程运行的提示sleep(1);// 休眠1秒钟}void* retval;// 声明一个指向 void 的指针，用于接收子线程的返回值// 等待子线程结束，并将子线程的返回值存储到 retval 中pthread_join(tid,&retval);// 输出子线程的返回值，将其强制转换为整数类型并输出 cout <<(int64_t)retval << endl;// 输出子线程的返回值，转换为整数return0;}程序流程：
- 并发输出：主线程和子线程的输出交替进行，打印在终端上时会交替显示 “Main Thread is running …” 和 “Child Thread is running …”。
- 同步：主线程通过
pthread_join()等待子线程完成，并获取子线程的返回值。 - 线程返回值：子线程通过
return (void*)100返回一个void*类型的值，主线程通过pthread_join()捕获该返回值并输出。
打印：
pthread_exit
#include<pthread.h>voidpthread_exit(void*retval);参数说明：
retval：这是一个指针，线程退出时可以返回的值。该值可以被其他线程通过pthread_join获取，用来传递线程的退出状态或其他信息。- 注意：
retval可以是任何类型的指针，通常是一个线程退出的状态信息。
示例：
#include<iostream>#include<unistd.h>#include<pthread.h>usingnamespace std;void*mythread(void* args)// 线程函数{// 子线程执行的操作，循环输出 "Child Thread is running ...."for(int i =0; i <6; i++){sleep(1);// 每次休眠1秒 cout <<"Child Thread is running ...."<< endl;}// 输出结束前的信息 cout <<"Child Pthread_exit"<< endl;// 使用 pthread_exit 显式退出线程并返回一个状态码 100pthread_exit((void*)100);// 这一行代码不会被执行到，因为 pthread_exit 已经退出线程return(void*)100;}intmain(){ pthread_t tid;// 声明一个线程标识符// 创建线程pthread_create(&tid,nullptr, mythread,nullptr);// 主线程执行的操作for(int i =0; i <6; i++){ cout <<"Main Thread is running .."<< endl;sleep(1);// 每次休眠1秒}// 主线程休眠，确保子线程有时间执行sleep(8);// 等待子线程执行完毕// 主线程结束前输出信息 cout <<"main return "<< endl;return0;// 程序结束}程序流程：
- 程序运行时，子线程和主线程会交替输出 “Child Thread is running …” 和 “Main Thread is running …”。
- 主线程执行完成它的循环后，调用
sleep(8)来等待子线程的执行。此时，子线程已经执行完它的循环，并通过pthread_exit显式退出。 - 由于没有在主线程中调用
pthread_join()，主线程并没有等待子线程完成，它只是通过sleep(8)暂停一段时间，确保子线程有足够的时间结束。
打印：
pthread_cancal
#include<pthread.h>intpthread_cancel(pthread_t thread);参数说明：
pthread_t thread：目标线程的线程 ID（TID），即你希望取消的线程。
功能描述：
pthread_cancel用于向指定的线程发送取消请求。调用此函数后，目标线程会接收到取消请求，并在合适的时机响应取消请求。
返回值：
- 返回 0 表示成功，其他返回值表示失败，通常是因为无法取消线程（如线程已经结束等）。
示例：
#include<iostream>#include<unistd.h>#include<pthread.h>#include<vector>#include<string>usingnamespace std;// Hex函数，用于将整数转换为十六进制字符串 string Hex(int data){char buff[1034]={0};// snprintf用于将整数data转换为十六进制字符串snprintf(buff,sizeof(buff),"0x%x",data);return buff;}// 线程函数，打印每个线程的整数值void*mythread(void* args){// 将传入的参数指针转换为整型指针int* i =(int*)args;while(true)// 无限循环，模拟线程的持续运行{sleep(1);// 每次休眠1秒 cout <<"thread: "<<*i << endl;// 输出线程ID（即传递给线程的值）}return(void*)100;// 返回一个指针类型的值，通常线程退出时返回状态}intmain(){// 定义一个 vector 来存储线程ID vector<pthread_t> th;// 创建4个线程for(int i =0; i <4; i++){ pthread_t tid;// 定义一个线程ID变量// 创建线程，将线程ID、线程函数（mythread）以及传递给线程的参数（i的地址）传入pthread_create(&tid,nullptr, mythread,&i);// 将线程ID添加到线程容器中 th.push_back(tid);} cout <<"ready calcel"<< endl;sleep(3);// 休眠3秒，等待线程输出// 取消每个创建的线程for(int i =0; i < th.size(); i++){ cout <<"calcel: thread "<< i <<endl;// 输出正在取消的线程编号pthread_cancel(th[i]);// 取消对应的线程}sleep(1);// 稍等1秒，确保线程能够响应取消请求 cout <<"main return "<<endl;// 输出主线程返回信息return0;// 程序结束}程序流程：
- ** 主线程创建子线程：**主线程使用
pthread_create()创建 4 个子线程，每个子线程打印传递给它的整数值（即循环中的i），并在每秒打印一次。 - **线程输出：**每个线程在无限循环中每秒输出
thread: <value>，其中<value>是它收到的整数（传递给线程的i）。 - **主线程等待：**主线程在创建完线程后，休眠 3 秒，允许线程输出信息。
- **取消线程：**主线程在 3 秒后调用
pthread_cancel()来取消所有 4 个线程，每个线程被取消后，它会终止执行（线程的退出取决于它们在什么地方被取消）。 - **程序结束：**主线程输出
"main return"并结束，程序执行完毕。
打印：
线程分离
#include<pthread.h>intpthread_detach(pthread_t thread);参数：
thread：要设置为分离状态的线程 ID。
功能描述
- 功能描述：
pthread_detach用于将一个线程设置为 分离状态。当线程被设置为分离状态后，线程在完成执行时会自动释放资源，而不需要其他线程显式地调用pthread_join()来清理线程资源。
示例：
#include<iostream>#include<unistd.h>#include<pthread.h>#include<vector>#include<string>usingnamespace std;// Hex函数：将整数转换为十六进制字符串 string Hex(int data){char buff[1034]={0};snprintf(buff,sizeof(buff),"0x%x", data);// 将整数以十六进制格式转换成字符串return buff;}// 线程函数void*mythread(void* args){pthread_detach(pthread_self());// 将当前线程设置为分离状态int* i =(int*)args;// 将传入的参数指针转换为整型指针int n =3;// 循环打印线程编号（传递给线程的值），共打印3次while(n--){sleep(1);// 每次循环休眠1秒 cout <<"thread: "<<*i << endl;// 输出线程的编号}return(void*)100;// 线程返回值}intmain(){ vector<pthread_t> th;// 用于存储线程ID的容器 cout <<"线程的创建"<< endl;// 创建4个线程for(int i =0; i <4; i++){ pthread_t tid;pthread_create(&tid,nullptr, mythread,&i);// 创建线程并传递 i 的地址作为参数 th.push_back(tid);// 将创建的线程ID加入到线程容器中}sleep(10);// 主线程休眠10秒，确保所有子线程能运行完 cout <<"main return "<< endl;return0;// 主程序结束}程序执行流程：
- 主线程通过
pthread_create创建 4 个子线程，每个子线程都会执行mythread函数。 - 每个子线程会打印 3 次其编号（线程的参数），并在每次打印后休眠 1 秒。
- 主线程休眠 10 秒，以确保子线程有足够的时间打印信息。
- 每个子线程在完成执行后会自动退出并释放资源，因为它们是分离线程（调用了
pthread_detach）。 - 主线程输出 “main return” 并结束。
打印：
- 以上的代码没有实现同步，可能会导致错乱打印。
