C/C++ 多线程机制
一、C/C++多线程操作说明
C/C++多线程基本操作如下:
1. 线程的建立结束
2. 线程的互斥和同步
3. 使用信号量控制线程
4. 线程的基本属性配置
在C/C++代码编写时,使用多线程机制,首先需要做的事情就是声明引用,具体如下:
#include "pthread.h"
二、线程基本操作方法
基本线程操作:
1. pthread_create():创建线程开始运行相关线程函数,运行结束则线程退出
2. pthread_eixt():因为exit()是用来结束进程的,所以则需要使用特定结束线程的函数
3. pthread_join():挂起当前线程,用于阻塞式地等待线程结束,如果线程已结束则立即返回,0=成功
4. pthread_cancel():发送终止信号给thread线程,成功返回0,但是成功并不意味着thread会终止
5. pthread_testcancel():在不包含取消点,但是又需要取消点的地方创建一个取消点,以便在一个没有包含取消点的执行代码线程中响应取消请求.
6. pthread_setcancelstate():设置本线程对cancle线程的反应
7. pthread_setcanceltype():设置取消状态 继续运行至下一个取消点再退出或者是立即执行取消动作
8. pthread_setcancel():设置取消状态
三、线程互斥与同步机制
基本的互斥与同步的操作方法:
1. pthread_mutex_init():互斥锁的初始化
2. pthread_mutex_lock():锁定互斥锁,如果尝试锁定已经被上锁的互斥锁则阻塞至可用为止
3. pthread_mutex_trylock():非阻塞的锁定互斥锁
4. pthread_mutex_unlock():释放互斥锁
5. pthread_mutex_destory():互斥锁销毁函数
四、多线程实践
1. 基本的线程及建立运行
下面的代码是C/C++开发的基本的线程的运行,使用的就是最基本的pthread.h:
/* thread.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h> #define THREAD_NUMBER 3 /*线程数*/
#define REPEAT_NUMBER 5 /*每个线程中的小任务数*/
#define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 /*小任务之间的最大时间间隔*/
//
void *thrd_func(void *arg) {
/* 线程函数例程 */
int thrd_num = (int)arg;
int delay_time = ;
int count = ;
printf("Thread %d is starting\n", thrd_num);
for (count = ; count < REPEAT_NUMBER; count++) {
delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + ;
sleep(delay_time);
printf("\tThread %d: job %d delay = %d\n", thrd_num, count, delay_time);
} printf("Thread %d finished\n", thrd_num);
pthread_exit(NULL);
} int main(void) {
pthread_t thread[THREAD_NUMBER];
int no = , res;
void * thrd_ret;
srand(time(NULL));
for (no = ; no < THREAD_NUMBER; no++) {
/* 创建多线程 */
res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);
if (res != ) {
printf("Create thread %d failed\n", no);
exit(res);
}
} printf("Create treads success\n Waiting for threads to finish...\n");
for (no = ; no < THREAD_NUMBER; no++) {
/* 等待线程结束 */
res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret);
if (!res) {
printf("Thread %d joined\n", no);
} else {
printf("Thread %d join failed\n", no);
}
}
return ;
}
例程中循环3次建立3条线程,并且使用pthread_join函数依次等待线程结束;
线程中使用rand()获取随机值随机休眠5次,随意会出现后执行的线程先执行完成;
运行结果:
$ gcc thread.c -lpthread
$ ./a.out
Create treads success
Waiting for threads to finish...
Thread is starting
Thread is starting
Thread is starting
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread finished
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread finished
Thread joined
Thread joined
Thread : job delay =
Thread finished
Thread joined
可以看到,线程1先于线程0执行,但是pthread_join的调用时间顺序,先等待线程0执行;
由于线程1已经早结束,所以线程0被pthread_join等到的时候,线程1已结束,就在等待到线程1时,直接返回;
2. 线程执行的互斥和同步pthread_mutex_lock
下面我们在上面的程序中增加互斥锁:
/*thread_mutex.c*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h> #define THREAD_NUMBER 3 /* 线程数 */
#define REPEAT_NUMBER 3 /* 每个线程的小任务数 */
#define DELAY_TIME_LEVELS 10.0 /*小任务之间的最大时间间隔*/
pthread_mutex_t mutex; void *thrd_func(void *arg) {
int thrd_num = (int)arg;
int delay_time = , count = ;
int res;
/* 互斥锁上锁 */
res = pthread_mutex_lock(&mutex);
if (res) {
printf("Thread %d lock failed\n", thrd_num);
pthread_exit(NULL);
}
printf("Thread %d is starting\n", thrd_num);
for (count = ; count < REPEAT_NUMBER; count++) {
delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX)) + ;
sleep(delay_time);
printf("\tThread %d: job %d delay = %d\n",
thrd_num, count, delay_time);
}
printf("Thread %d finished\n", thrd_num);
/****互斥锁解锁***/
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_exit(NULL);
} int main(void) {
pthread_t thread[THREAD_NUMBER];
int no = , res;
void * thrd_ret; srand(time(NULL));
/* 互斥锁初始化 */
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
for (no = ; no < THREAD_NUMBER; no++) {
res = pthread_create(&thread[no], NULL, thrd_func, (void*)no);
if (res != ) {
printf("Create thread %d failed\n", no);
exit(res);
}
}
printf("Create treads success\n Waiting for threads to finish...\n");
for (no = ; no < THREAD_NUMBER; no++) {
res = pthread_join(thread[no], &thrd_ret);
if (!res) {
printf("Thread %d joined\n", no);
} else {
printf("Thread %d join failed\n", no);
}
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return ;
}
在上面的例程中直接添加同步锁pthread_mutex_t;
在线程中加入,程序在执行线程程序时,调用pthread_mutex_lock上锁,发现上锁时候后进入等待,等待锁再次释放后重新上锁;
所以线程程序加载到队列中等待,等待成功上锁后继续执行程序代码;
运行结果如下:
Create treads success
Waiting for threads to finish...
Thread is starting
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread finished
Thread is starting
Thread joined
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread finished
Thread is starting
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread : job delay =
Thread finished
Thread joined
Thread joined
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