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嵌入式学习 D29：系统编程--线程

news 2025/5/29 9:46:14

线程的基本概念
线程实现原理
线程相关函数
线程与进程的区别

一、线程的基本概念

Linux中，线程又叫做轻量级进程（light-weight process LWP），也有PCB，创建线程使用的底层函数和进程底层一样，都是clone，但没有独立的地址空间；而进程有独立地址空间，拥有PCB。
Linux下：线程是最小的执行单位，调度的基本单位。进程是最小分配资源单位，可看成是只有一个线程的进程。

特征：

1）共享资源；

2）效率高；

3）三方库：pthread clone posix

编写代码头文件：pthread.h

编译代码加载库：-lpthread gcc 1.c -lpthread

二、多线程程序设计步骤

1.创建多线程（只要创建成功就启动了

2.线程空间操作（设计函数表达要实现什么功能

3.线程资源回收（栈区回收，默认进程结束栈区不释放

注：

（1）进程中的第一个线程为主线程，主线程有且仅有一个，（主线程号和进程号一

致）其它次线程为平级关系；

（2）主线程不需创建，运行a.out就出来了，后调用函数创建其他空间，在进程空间新

开栈区（8M）。

三、线程相关函数

1. pthread_create函数：创建指定的一个线程（功能）

int pthread_create (pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数：

thread 线程id，需要实现定义并由该函数返回。

attr 线程属性，一般是NULL，表示默认属性。

start_routine 指向指针函数的函数指针，本质上是一个函数的名称即可。称为th 回调函数,是线程的执行空间。

返回值：成功返回0；失败返回相应的错误码。

注意：

一次pthread_create执行只能创建一个线程。
每个进程至少有一个线程称为主线程。
主线程退出则所有创建的子线程都退出。
主线程必须有子线程同时运行才算多线程程序。
线程id是线程的唯一标识，是CPU维护的一组数字。
pstree 查看系统中多线程的对应关系。
多个子线程可以执行同一回调函数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *th1 (void *arg)
{while(1){printf("发送视频\n");sleep(1);}
}
void *th2 (void *arg)
{while(1){printf("接收控制\n");sleep(1);}
}
int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid1,tid2;pthread_create(&tid1,NULL,th1,NULL);pthread_create(&tid2,NULL,th2,NULL);while(1)sleep(1);//system("pause");return 0;
}

2.pthread_exit函数：获取当前线程的线程id（谁调就返回谁的id号）

pthread_t pthread_self(void);

返回值：成功即返回当前线程的线程id；失败 -1。

用户层表示（ps命令）与内核层表示（数字大）不同，使用内核层表示用户层查看（man ps ps-eLf）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *th1 (void *arg)
{while(1){printf("发送视频 th1, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}
}
void *th2 (void *arg)
{while(1){printf("接收控制th2, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid1,tid2;pthread_create(&tid1,NULL,th1,NULL);pthread_create(&tid2,NULL,th2,NULL);while(1){printf("main th, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}return 0;
}

3. pthread_exit函数：自行退出 = =自杀 ==子线程自己退出

void pthread_exit(void *retval); exit return p;

参数： retval 线程退出时候的返回状态，临死遗言。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *th(void *arg)
{int i = 3;while (i--){printf("th, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}pthread_exit(NULL);
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,th,NULL);while(1)sleep(1);system("pause");return 0;
}

4.pthread_cancel函数：强制退出 ==他杀 ==主线程结束子线程

int pthread_cancel(pthread_t thread);

参数：thread 请求结束一个线程id

返回值：成功返0，失败返-1。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *th(void *arg)
{int i = 3;while (i){printf("th, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}pthread_exit(NULL);
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,th,NULL);int i = 0;while(1){printf("main th, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);i ++;if( 3 == i){pthread_cancel(tid);}}system("pause");return 0;
}

线程的回收机制

1、不同与进程没有孤儿线程和僵尸线程；

2、主线程结束任意生成的子线程都会结束；

3、子线程的结束不会影响主线程的运行。

5.pthread_join函数：线程回收

通过该函数可以将指定的线程资源回收（线程结束栈区默认没被释放），该函数具有阻塞等待功能，如果指定的线程没有结束，则回收线程会阻塞。

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数：thread为要回收的子线程id；retval为要回收的子线程返回值状态；

注：二级指针需要改变指针的指向

返回值：成功返0；失败返-1。

扩展：Tcb块（线程控制块），进程中有10个线程，pcb块中就有10个tcb块。

次线程返回的不能为局部变量（解决办法：加static或malloc申请（+free()））

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *th(void *arg)
{int i = 3;while (i--){printf("th, tid:%ld\n",pthread_self());sleep(1);}return NULL;
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,th,NULL);pthread_join(tid,NULL);system("pause");return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>void *th(void *arg)
{// static char str[] = "我要消亡了";char *p = malloc(20);strcpy(p,"我要消亡了");sleep(3);// return str;return p;
}int	main(int argc, char **argv)
{pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,th,NULL);void *ret;pthread_join(tid,&ret);printf("ret %s\n",(char*)ret);//void* ->qitaleixingzhizhen qiangzhuangfree(ret);system("pause");return 0;
}

次线程的回收策略：

1、如果预估子线程可以有限范围内结束则正常用pthread_join等待回收；

2、如果预估子线程可能休眠或者阻塞则等待一定时间后强制回收；

3、如果子线程已知必须长时间运行则，不再回收其资源。

6.线程的传参：降低程序耦合性（传参>定义全局变量）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>typedef struct 
{char name[50];int age;char addr[50];
}PER;void *th(void *arg)
{PER *per = (PER*)arg;printf("th:%s %d %s\n",per->name,per->age,per->addr);strcat(per->name,"1");return per;
}int	main(int argc, char **argv)
{PER per;bzero(&per,sizeof(per));printf("pls name:");fgets(per.name,sizeof(per.name),stdin);//zhang\nper.name[strlen(per.name) - 1]= '\0';char buf[5] = {0};printf("pls age:");fgets(buf,sizeof(buf),stdin);per.age = atoi(buf);printf("pls addr:");fgets(per.addr,sizeof(per.addr),stdin);per.addr[strlen(per.addr) - 1]= '\0';pthread_t tid;pthread_create(&tid,NULL,th,&per);//ren yi lei xing dao void* bu yong qiang zhuanvoid *ret = NULL;pthread_join(tid,&ret);printf("join ret:%s %d %s\n",((PER*)ret)->name,((PER*)ret)->age,((PER*)ret)->addr);// pthread_join(tid,NULL);// printf("join ret:%s %d %s\n",per.name,per.age,per.addr);system("pause");return 0;
}

7.线程分离属性：线程消亡，自动回收空间

pthread_attr_init（）函数：初始化一个attr的变量