C++线程详解

1.Linux线程的概念

我们在写C/C++程序的时候,都是重main函数开始执行的，从上而下，只有一条执行路线。如果我们想要同时干两件事或者多件事，这次我们就需要线程，分出一个执行分支来执行任务。

•在一个程序里的一个执行路线叫做线程

•线程在进程内部运⾏，本质是在进程地址空间内运行

•有些任务场景需要 “等待 IO”, 为了让等待 IO 的时间能够去做⼀些其他的工作, 也需要用到并发编程。其次，虽然多进程也能实现 并发编程, 但是线程比进程更轻量.

2.创建线程

在Linux上，没有提供专门的线程，而是提供了轻量化进程，为了满足用户的遍历，在语言层实现了封装，在pthread的库中提供了专门的调用接口。

2-1 认识pthread_create函数

#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread,          // 指向线程标识符的指针const pthread_attr_t *attr, // 线程属性（通常设为 NULL 使用默认属性）void *(*start_routine)(void*), // 线程执行的函数void *arg                   // 传递给线程函数的参数
);

参数说明

1. thread
   指向 pthread_t 类型的变量，用于存储新创建线程的标识符。

2. attr
   指向 pthread_attr_t 类型的结构体，用于设置线程的属性（如栈大小、调度策略等）。若为 NULL，则使用默认属性。

3. start_routine
   线程启动后要执行的函数，必须符合 void* (*)(void*) 的函数签名，即接受一个 void* 类型的参数并返回 void*。

4. arg
   传递给 start_routine 的参数，类型为 void*。若无需传递参数，可设为 NULL。

返回值

• 成功：返回 0。
• 失败：返回错误码（如 EAGAIN、EINVAL 等），且 *thread 的值未定义。

2-2 案例实现

//新线程执行流
void* threadrun(void* args)
{//这里的args拿到的就是创建线程时传递的地址，类型是无符号类型，在使用时需要自己进行强转std::string name = (const char*)args;while(1){std::cout << "我是新线程：name" << name << std::endl;sleep(1);}return nullptr;
}//main执行流
int main()
{pthread_t tid;//调用接口创建线程pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, (void*)"thread -1");while(1){std::cout << "我是主线程..." << std::endl;sleep(1);}return 0;}//运行结果
我是主线程...
我是新线程：namethread -1
我是主线程...
我是新线程：namethread -1
我是主线程...
我是新线程：namethread -1
我是主线程...
我是新线程：namethread -1

可以看到上述有两个while死循环，分别属于两个执行流，同时进行输出。

3.线程等待

主线程也就是main执行流有时需要等待新线程完成相应的任务，并回收新线程的资源。这个时候就需要线程等待（类似于进程等待）

3-1 线程等待函数

#include <pthread.h>int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

• 功能：阻塞当前线程，直到指定的 thread 线程终止。
• 参数：
  • thread：目标线程的标识符（由 pthread_create() 返回）。
  • retval：指向 void* 的指针，用于存储线程函数的返回值（即 start_routine 的返回值）。若无需获取返回值，可设为 NULL。
• 返回值：
  • 成功：返回 0。
  • 失败：返回错误码（如 EDEADLK、ESRCH 等）。

3-2 实现案例

void* routine(void* args)
{std::string name = (char*)args;int cut = 5;while(cut--){sleep(1);std::cout << "我是一个线程" << Formata(pthread_self()) << cut << std::endl;}static int a = 10;return (void*)(&a);
}//实现一个线程等待的案例
int main()
{pthread_t tid;int n = pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void*)"thread -1");void* a = nullptr;pthread_join(tid,&a);std::cout << *(int*)a << std::endl;}

这里的新线程在内部创建了一个静态变量a，并返回了a的地址。主线程（main）进行线程等待，回收新线程。拿到返回值a的地址。

4. 线程分离

在新线程结束的时候，我们需要等待主线程回收新线程，如果我们不想等待新线程，我们可以把新线程分离出来，这样在其终止后，资源会自动释放，无需其他线程等待。

4-1线程分离函数

#include <pthread.h>int pthread_detach(pthread_t thread);

• 功能：将线程标记为 “分离” 状态，使其终止后资源自动释放，无需其他线程调用 pthread_join()。
• 参数：
  • thread：目标线程的标识符。
• 返回值：
  • 成功：返回 0。
  • 失败：返回错误码（如 ESRCH）。

4-2 实现案例

主线程和新线程都可以设置线程分离

void* thread(void* args)
{// pthread_detach(pthread_self());sleep(10);}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, thread, (void*)"threadtest");pthread_detach(tid);while(1){std::cout << "我是主线程" << std::endl;}
}

5.线程退出

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);

• 功能：立即终止当前线程，并通过 retval 传递返回值。