在 Linux 上,您可以使用 POSIX 线程 (pthread) 库在 C/C++ 中创建和管理线程。与其他操作系统不同,Linux 中的线程和进程之间几乎没有区别。这就是 Linux 经常将其线程称为轻量级进程的原因。
使用 pthread 库,您可以创建线程、等待它们终止以及显式终止它们。
Linux 上线程使用的历史
在 Linux 2.6 版本之前,主要的线程实现是 LinuxThreads。这种实现在性能和同步操作方面有很大的限制。可以运行的最大线程数的限制将它们限制在 1000 个以内。
2003 年,由来自 IBM 和 RedHat 的开发人员领导的团队成功地使 Native POSIX Thread Library(NPTL) 项目可用。它首先在 RedHat Enterprise 版本 3 中引入,以解决 Linux 上 Java 虚拟机的性能问题。今天,GNU C 库(GNU C Library)包含这两种线程机制的实现。
这些都不是绿色线程的实现,虚拟机将在纯用户模式下管理和运行。当您使用 pthread 库时,内核会在每次程序启动时创建一个线程。
您可以在 /proc/<PID>/task 下的文件中找到任何正在运行的进程的线程特定信息。这是 procfs Linux 标准下进程信息的标准位置。对于单线程应用,会出现该目录下有一条与PID值相同的任务记录。
线程的工作逻辑
线程就像当前在操作系统上运行的进程。在单处理器系统(例如微控制器)中,操作系统内核模拟线程。这允许事务通过切片同时运行。
单核操作系统一次只能真正运行一个进程。但是,在多核或多处理器系统中,这些进程可以同时运行。
C中的线程创建
您可以使用 pthread_create 函数创建一个新线程。 pthread.h 头文件包括其签名定义以及其他与线程相关的函数。线程使用与主程序相同的地址空间和文件描述符。
pthread 库还包括对同步操作所需的互斥锁和条件操作的必要支持。
当您使用 pthread 库的函数时,您必须确保编译器将 pthread库链接到您的可执行文件中。如有必要,您可以使用 -l选项指示编译器链接到库:
pthread_create 函数具有以下签名:
如果程序成功,它返回 0。如果有问题,它会返回一个非零错误代码。在上面的函数签名中:
thread参数的类型为 pthread_t。创建的线程将始终可以使用此引用访问。
attr参数允许您指定自定义行为。您可以使用一系列以 pthread_attr_开头的特定于线程的函数来设置该值。可能的自定义是调度策略、堆栈大小和分离策略。
start_routine指定线程将运行的函数。
arg表示由线程传递给函数的通用数据结构。
这是一个示例应用程序:
线程类型
当线程从应用程序中的 main 函数返回时,所有线程都会终止,系统会释放该程序使用的所有资源。同样,当使用 exit 之类的命令退出任何线程时,您的程序将终止所有线程。
使用 pthread_join 函数,您可以等待线程终止。使用此函数的线程将阻塞,直到预期的线程终止。他们从系统中使用的资源不会返回,即使在可连接线程终止、CPU 未调度甚至无法使用 ptread_join 连接等情况下也是如此。
有时会出现使用 pthread_join 加入没有意义的情况;例如,如果无法预测线程何时结束。在这种情况下,您可以确保系统在线程返回时自动返回所有资源。
为此,您应该以 DETACHED 状态启动相关线程。启动线程时,可以通过线程属性值或使用 pthread_detach 函数设置 DETACH 状态 :
下面是 pthread_join 的使用示例。将第一个程序中的 main 函数替换为以下内容:
当您编译并运行该程序时,您的输出将是:
线程终止
您可以通过调用 pthread_cancel 并传递相应的 pthread_tid 来取消线程:
您可以在以下代码中看到这一点。同样,只有 main 函数不同:
为什么要创建线程?
操作系统总是尝试在一个或多个 CPU 上运行线程,要么来自自创建的列表,要么来自用户创建的线程列表。某些线程无法运行,因为它们正在等待来自硬件的输入/输出信号。它们也可能是自愿等待,等待另一个线程的响应,或者有另一个线程阻塞它们。
您可以调整分配给使用 pthread 创建的线程的资源。这可以是自定义调度策略,或者您可以根据需要选择调度算法,例如 FIFO 或 Round-robin。
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来自:Linux迷
链接:https://www.linuxmi.com/c-linux-pthread.html
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