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linux執行緒模型

 
/*thread_example.c :  c multiple thread programming in linux
  *author : falcon
  *E-mail : [email protected]
  */
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <string.h>
#define MAX 10

pthread_t thread[2];
pthread_mutex_t mut;
int number=0, i;

void *thread1()
{
        printf ("thread1 : I'm thread 1/n");

        for (i = 0; i < MAX; i++)
        {
                printf("thread1 : number = %d/n",number);
                pthread_mutex_lock(&mut);
                        number++;
                pthread_mutex_unlock(&mut);
                sleep(2);
        }


        printf("thread1 :主函式在等我完成任務嗎?/n");
        pthread_exit(NULL);
}

void *thread2()
{
        printf("thread2 : I'm thread 2/n");

        for (i = 0; i < MAX; i++)
        {
                printf("thread2 : number = %d/n",number);
                pthread_mutex_lock(&mut);
                        number++;
                pthread_mutex_unlock(&mut);
                sleep(3);
        }


        printf("thread2 :主函式在等我完成任務嗎?/n");
        pthread_exit(NULL);
}

void thread_create(void)
{
        int temp;
        memset(&thread, 0, sizeof(thread));          //comment1
        /*建立執行緒*/
        if((temp = pthread_create(&thread[0], NULL, thread1, NULL)) != 0)  //comment2    
                printf("執行緒1建立失敗!/n");
        else
                printf("執行緒1被建立/n");

        if((temp = pthread_create(&thread[1], NULL, thread2, NULL)) != 0)  //comment3
                printf("執行緒2建立失敗");
        else
                printf("執行緒2被建立/n");
}

void thread_wait(void)
{
        /*等待執行緒結束*/
        if(thread[0] !=0)            {             //comment4                     pthread_join(thread[0],NULL);
                printf("執行緒1已經結束/n");
          }
        if(thread[1] !=0)             {                   //comment5                pthread_join(thread[1],NULL);
                printf("執行緒2已經結束/n");
         }
}

int main()
{
        /*用預設屬性初始化互斥鎖*/
        pthread_mutex_init(&mut,NULL);

        printf("我是主函式哦,我正在建立執行緒,呵呵/n");
        thread_create();
        printf("我是主函式哦,我正在等待執行緒完成任務阿,呵呵/n");
        thread_wait();

        return 0;
}


下面我們先來編譯、執行一下

引文:

[email protected]:~/program/c/code/ftp$ gcc -lpthread -o thread_example thread_example.c
[email protected]:~/program/c/code/ftp$ ./thread_example
我是主函式哦,我正在建立執行緒,呵呵
執行緒1被建立
執行緒2被建立
我是主函式哦,我正在等待執行緒完成任務阿,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 :主函式在等我完成任務嗎?
執行緒1已經結束
thread2 :主函式在等我完成任務嗎?
執行緒2已經結束

例項程式碼裡頭的註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式和變數給引用過來。

引文:

執行緒相關操作

一 pthread_t

pthread_t在標頭檔案/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定義:
  typedef unsigned long int pthread_t;
  它是一個執行緒的識別符號。

二 pthread_create

函式pthread_create用來建立一個執行緒,它的原型為:
  extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr,
  void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
  第一個引數為指向執行緒識別符號的指標,第二個引數用來設定執行緒屬性,第三個引數是執行緒執行函式的起始地址,最後一個引數是執行函式的引數。這裡,我們的函式thread不需要引數,所以最後一個引數設為空指標。第二個引數我們也設為空指標,這樣將生成預設屬性的執行緒。對執行緒屬性的設定和修改我們將在下一節闡述。當建立執行緒成功時,函式返回0,若不為0則說明建立執行緒失敗,常見的錯誤返回程式碼為EAGAIN和EINVAL。前者表示系統限制建立新的執行緒,例如執行緒數目過多了;後者表示第二個引數代表的執行緒屬性值非法。建立執行緒成功後,新建立的執行緒則執行引數三和引數四確定的函式,原來的執行緒則繼續執行下一行程式碼。

三 pthread_join pthread_exit
  
函式pthread_join用來等待一個執行緒的結束。函式原型為:
  extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
  第一個引數為被等待的執行緒識別符號,第二個引數為一個使用者定義的指標,它可以用來儲存被等待執行緒的返回值。這個函式是一個執行緒阻塞的函式,呼叫它的函式將一直等待到被等待的執行緒結束為止,當函式返回時,被等待執行緒的資源被收回。一個執行緒的結束有兩種途徑,一種是象我們上面的例子一樣,函式結束了,呼叫它的執行緒也就結束了;另一種方式是通過函式pthread_exit來實現。它的函式原型為:
  extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
  唯一的引數是函式的返回程式碼,只要pthread_join中的第二個引數thread_return不是NULL,這個值將被傳遞給 thread_return。最後要說明的是,一個執行緒不能被多個執行緒等待,否則第一個接收到訊號的執行緒成功返回,其餘呼叫pthread_join的執行緒則返回錯誤程式碼ESRCH。
  在這一節裡,我們編寫了一個最簡單的執行緒,並掌握了最常用的三個函式pthread_create,pthread_join和pthread_exit。下面,我們來了解執行緒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執行緒在執行一段程式碼。

一 pthread_mutex_init

函式pthread_mutex_init用來生成一個互斥鎖。NULL引數表明使用預設屬性。如果需要宣告特定屬性的互斥鎖,須呼叫函式 pthread_mutexattr_init。函式pthread_mutexattr_setpshared和函式 pthread_mutexattr_settype用來設定互斥鎖屬性。前一個函式設定屬性pshared,它有兩個取值, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE和PTHREAD_PROCESS_SHARED。前者用來不同程序中的執行緒同步,後者用於同步本程序的不同執行緒。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型別,可選的型別有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宣告開始用互斥鎖上鎖,此後的程式碼直至呼叫pthread_mutex_unlock為止,均被上鎖,即同一時間只能被一個執行緒呼叫執行。當一個執行緒執行到pthread_mutex_lock處時,如果該鎖此時被另一個執行緒使用,那此執行緒被阻塞,即程式將等待到另一個執行緒釋放此互斥鎖。


注意:

1 需要說明的是,上面的兩處sleep不光是為了演示的需要,也是為了讓執行緒睡眠一段時間,讓執行緒釋放互斥鎖,等待另一個執行緒使用此鎖。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那個函式(我試了一下,提示沒有定義該函式的引用),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註釋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程式碼。因為上面的執行緒可能沒有建立成功,導致下面不可能等到那個執行緒結束,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標頭檔案哦

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