C++多线程笔记--pthread

最近学习这方面知识,其实发现自己对cpp多线程这块的知识挺匮乏和混乱的,故做一次简单的整理,这一篇先做原始的pthread相关的简要介绍,目前所在做的项目和之前看过的一个大佬的webServer两者的线程类其实都是对pthread的封装。

1.pthread简单实例

定义啥的就不多说了,简单记下这个pthread就是指POSIX线程。它定义了一套C语言的类型、函数与常量,它以pthread.h头文件和一个线程库实现。下面贴一份代码:

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#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

#define NUM_THREADS 5

void* wait(void* t)
{
int i;
int tid;

tid = *((int*)t);

sleep(1);
cout << "Sleeping in thread " << endl;
cout << "Thread with id : " << tid << " ...exiting " << endl;

int* ret = new int(tid * 10);
cout << "ret is " << *ret << ": "<< ret << endl;
pthread_exit((void *)(ret));
pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
int rc;
int i;
pthread_t threads[NUM_THREADS];
pthread_attr_t attr;
void* status;
int tid[NUM_THREADS];

// 初始化并设置线程为可连接的(joinable)
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
tid[i] = i;
cout << "main() : creating thread, " << i << endl;
rc = pthread_create(&threads[i], NULL, wait, (void*)(tid + i));
if (rc) {
cout << "Error:unable to create thread," << rc << endl;
exit(-1);
}
}

// 删除属性,并等待其他线程
pthread_attr_destroy(&attr);
for (i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
rc = pthread_join(threads[i], &status);
if (rc) {
cout << "Error:unable to join," << rc << endl;
exit(-1);
}
cout << "Main: completed thread id :" << i;
cout << " exiting with status :" << status << endl;
cout << " status address " << status << endl;
delete status;
status = nullptr;
}

cout << "Main: program exiting." << endl;
pthread_exit(NULL);
}

上面代码实现了将固定多个线程创建、使用join挂起主线程等待目标线程完成、退出进程这样三个大步骤。

创建线程

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rc = pthread_join(threads[i], &status);

pthread_join为创建线程的api。它可以创建一个新的线程,并让它可执行。下面是关于参数的说明:

参数 描述
thread 指向线程标识符指针。
attr 一个不透明的属性对象,可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象,也可以使用默认值 NULL。
start_routine 线程运行函数起始地址,一旦线程被创建就会执行。
arg 运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数,则使用 NULL。

创建线程成功时,函数返回 0,若返回值不为 0 则说明创建线程失败。

attr在本段代码中主要为了设置joinable属性。由pthread_attr_init初始化,pthread_attr_setdetachstate修改属性,pthread_attr_destroy删除属性。后面还会提到这个属性的一些注意点。

终止线程

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pthread_exit (status) 

pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下,pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。

如果 main() 是在它所创建的线程之前结束,并通过 pthread_exit() 退出,那么其他线程将继续执行。否则,它们将在 main() 结束时自动被终止。

向线程传递参数

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pthread_create(&threads[i], NULL, wait, (void*)(tid + i));

第四个参数即为对线程函数所传的参数,这里需要注意不能传生命周期“过短”的临时值,即保证该对象or指针的销毁一定在线程销毁后。

join和detach

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pthread_join (threadid, status) 
pthread_detach (threadid)

pthread_join() 子程序阻碍调用程序,直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时,它的某个属性会定义它是否是可连接的(joinable)或可分离的(detached)。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的,则它永远也不能被连接。

2.总结

  1. 线程分两种:一种可以join,另一种不可以。该属性在创建线程的时候指定。 为了确保移植性,在创建线程时,最好显式指定其join或detach属性。似乎不是所有POSIX实现都是用joinable作默认。

  2. 使用如下代码设置线程的joinable属性

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    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);

    pthread_create(..);

    pthread_attr_destroy(&attr);
  3. 在线程函数中退出时使用pthread_exit函数可以携带出返回值,但需注意一下几点:

  • 传出的返回值必须是堆上内存,否则会在线程函数结束时被销毁掉;
  • 这个线程退出的返回值的格式是void*,无论是什么格式都要强转成void*才能返回出来主线程。且尽量不要使用类似void* a = (void*)10,否则传出后再转换的值大概率不对,这边测试下来一开始是什么传出就会被转成什么!
  • 接上条,由于一般需要在堆上申请内存传出值,故该段内存在主线程或者说调用pthread_join后使用完必须手动delete掉,否则会造成内存泄露

3.参考文章

C++多线程