线程
- 当一个程序由 exec 启动执行时，系统将创建一个称为
初始线程(initail thread)或主线程(main thread)的单个线程。 - 线程取消在
8.5章，被取消的线程要释放相关资源（锁等），需要注意。 - 线程创建可能比进程创建快 10~100 倍；
- 线程或者是
可汇合的(joinable)或者是脱离/分离的(detached)。（默认可汇合的）- 可汇合的线程可以被其他线程回收其资源和杀死。
- 当可汇合的线程终止时，其线程 ID 和退出状态将保留，直到另一个线程调用 pthread_join;
- 脱离的线程则像守护进程：终止时，所有资源都释放，因此不能等待它终止；
- 可汇合的线程可以被其他线程回收其资源和杀死。
- 线程是运行在进程上下文中的逻辑流。
1. 共享及私有
线程共享的内容：
- 进程指令；
- 大多数数据；
- 打开的文件（如描述符）；
- 信号处理程序和信号处置；
- 当前工作目录；
- 用户 ID 和组 ID； 线程私有的内容：
- 线程 ID；
- 寄存器集合（包括程序计数器和栈指针）；
- 栈；
- 栈指针；
- 程序计数器；
- errno；
- 信号掩码；
- 优先级；
2. 相关函数
2.1 pthread_create
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *), void *arg);
- 作用：创建线程
- 参数：
- tid：线程 ID；这是
结果参数； - attr: 线程属性，如优先级、初始栈大小、是否是一个守护线程等；通常采用默认值；
- start_routine: 创建的线程所需要执行的函数；称为
线程启动函数(thread start function); - arg: 参数；如果有多个，则打包成一个结构即可；
- tid：线程 ID；这是
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
2.2 pthread_join
int pthread_join(pthread_t tid, void **status);
- 作用：等待一个线程结束/终止；（不是任意一个线程的终止都能等待）
- 参数：
- tid：等待线程的线程 id；
- status：等待线程的终止状态；
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
2.3 pthread_self
pthread_t pthread_self(void);
- 作用：获取自身的线程 ID；
- 参数：无
- 返回：调用线程的线程 ID；
2.4 pthread_detach
int pthread_detach(pthread_t tid);
- 作用：将指定线程变为脱离的。
- 参数：
- tid：线程 id；
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
- 通常用法：
pthread_detach(pthread_self());
2.5 pthread_exit
void pthread_exit(void *status);
- 作用：线程退出
- 参数：
- status: 退出状态；不能指向局部于调用线程的对象，如该线程启动函数中的某个局部变量；
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
- 通常用法：
pthread_detach(pthread_self());
2.6 pthread_cancel
int pthread_cancel(pthread_t tid);
- 作用：退出指定线程
- 参数：
- tid: 线程 ID；
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
2.7 pthread_once
#include <pthread.h>
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;
int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void));
- 作用：初始化线程——初始化与线程例程相关的状态。
- 当需要
动态初始化多个线程共享的全局变量时，pthread_once 是很有用的；
- 当需要
- 参数：
- once_control：全局或者静态变量，总是被初始化为
PTHREAD_ONCE_INIT; - init_routine：初始化例程。第一次用 once_control 调用 pthread_once 时，会调用 init_routine;
- once_control：全局或者静态变量，总是被初始化为
- 返回：
- 成功：0
- 失败：Exxx 值
3. 共享变量
一个变量是共享的，当且仅当多个线程引用这个变量的某个实例。（访问相同的东西）
解答以下问题，有助于理解 C 程序中一个变量是否是共享的：
- 线程的基础存储器模型是什么？
- 一组并发线程运行在一个进程的上下文中；每个线程有自己的线程上下文；
- 寄存器是不共享的；虚拟存储器是共享的；
- 根据这个模型，变量实例是如何映射到存储器的？
- 有多少线程引用这些实例？
4. 线程的终止
- 线程的终止方式：
- 自身显式终止：pthread_exit;
- 他人显式终止：pthread_join;
- 隐式终止：函数返回；
- 某个线程调用 exit 函数；
5. 线程安全
线程安全：被多个并发线程反复调用，仍然能一直产生正确的结果。 4 类线程不安全函数：
- 不保护共享变量的函数；
- 保持跨越多个调用的状态的函数；
- 当前结果依赖前面的结果。
unsigned int next = 1;
// 返回 0-32767 的伪随机书
int rand(void)
{
next = next * 1103515245 + 12345;
return (unsigned int)(next / 65536) % 32768;
}
// 为 rand() 设置种子
void srand(unsigned int seed)
{
next = seed;
}
- 返回指向静态变量的指针的函数；
- 正在被一个线程使用的结果可能会被另一个线程悄悄覆盖。
- 解决方法：
- 1.重写；传递结果参数；
- 2.使用
加锁-拷贝技术；
- 调用线程不安全函数的函数；
- 加锁可能可以转变为线程安全函数；
6. 可重入性
- 可重入性：被多个线程调用时，不会引用任何共享数据。（因此不需要同步操作）
- 可重入函数是线程安全函数的一个真子集。
- 显式可重入：函数都是值传递，所有数据引用都是本地的自动栈变量。（没有引用静态或全局变量）
- 隐式可重入：
显式重入基础上，允许引用传递的参数（即传递指针）。
// 隐式可重入示例
int rand_r(unsigned int *nextp)
{
*nextp = *nextp * 1103515245 + 12345;
return (unsigned int)(*nextp / 65536) % 32768;
}
7. 竞争
- 现成话的程序必须对任何可行的轨迹线都正确工作。
- 示例 1_3_ex
8. 死锁
- 信号量引入一种潜在的运行时错误：死锁 (deadlock)。
- 一组线程被阻塞，等待一个永远不会为真的条件。
- 互斥锁加锁规则：用相同的顺序加锁。
A.拓展
- 预线程化：生成一个管理线程 + 多个工作线程；
- 用一个
有限缓冲区存储数据，这些数据被工作线程处理。
- 用一个