简 述：　前面几篇，学习了 Linux 下多进程使用 fork() 分析的其构造和原理；这里进一步，探究一下如何创建多线程，以及多线程和多进程之间的差异。最后写几个实例；验证分析。

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本文初发于 “偕臧的小站“，同步转载于此。


编程环境：

　　💻： uos20 📎 gcc/g++ 8.3 📎 gdb8.0

　　💻： MacOS 10.14 📎 gcc/g++ 9.2 📎 gdb8.3


线程：

线程和进程的理论概念不再称述；这里主要是从虚拟地址空间和 PCB 的角度来看，主、子线程。

Linux 中，系统是不认识线程还是进程的，它们只认识 PCB；

Unix 和 Linux 的线程在系统的底层实现是不一样的，有区别的，但是它们在应用层是看起来没什么区别；Linux 中一开始没有线程，是 Windows 中先有的，后面被前辈们移植过来的，所以 Linux 中线程的实现，系统底层是由创建进程改了改。

  • 主线程和子线程：

    • 共享：
      • 用户区内，除了栈区是不共享的，其余都是不共享的。
    • 不共享：
      • 栈区（当有 1 主 + 4 子线程时候，栈区会被平分为 5 份）

  • 在 Linux 下：

    • 线程就是进程 – 轻量级的进程
    • 对于内核来说，线程就是进程（内核只会用）

  • 多线程和多进程的区别：

    • 多进程共享的资源：
      • 代码
      • 文件描述符
      • 内存映射区 –mmap
    • 多线程共享的资源：
      • 堆
      • 全局变量
      • 相比多进程，更加节省系统资源；对于系统 CPU 轮转时间片来说，不论是线程还是进程，它不认识，只认 PCB。

安装线程 man page：

  • 安装线程 man page 命令：

    sudo apt install manpages-posix-dev

查看指定线程的 LWP 号：

  • 线程号和线程 ID 是有区别的
  • 线程号是给内核看的
  • 查看方式：
    • 找到程序的进程 ID
    • ps -Lf pid

一个例子，查看火狐浏览器程序由多线程构成：

如： Linux 下 查看火狐浏览器，发现其是由多线程构成的

ps ajx | grep "firefox"

ps -Lf 31102

pthread_create()：

  • 作用： 创建子线程
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

  • 主线程退出，子线程一定会被强制结束退出。

  • 参数：

    • thread： 传出参数，线程创建成功后，会设置一个合适值，通常比较大。
    • attr： 线程属性，默认使用 NULL
    • start_routine： 子线程的处理函数（也被称为回调函数）
    • arg： 子线程的处理函数的参数

  • 返回值：

    • 函数调用成功返回 0，失败返回错误号；但此处的错误号不是之前那个能够用 perror() 打印的错误号，这两个不是一个东西，他们各自使用的库不通用。

    • 想要打印错误信息，需要使用标准库函数 strerror()

      int ret = pthread_creator(...)
if (ret != 0) 
	printf("error: %s\n", strerror(ret))

写一个例子：

例子一：

使用不带参数的，子线程的处理函数，验证子线程执行的代码，只有该回调函数里面的内容。

  • 代码示例：

    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void* myfun(void* arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t pthread = 0;  //创建一个子线程
    int ret = pthread_create(&pthread, NULL, myfun, NULL);
    printf("parent thread id: %ld\n", pthread_self);

    sleep(2);  //避免主线程运行后，就死亡了，而子线程没机会
    for (int i = 0; i < 5; i++) {  //验证子线程，并不会执行这里面的代码，只会执行回调函数 muyfun 里面的
        printf("i = %d\n", i);
    }
    
    return 0;
}

void* myfun(void* arg)
{
    printf("child thread id: %ld\n", pthread_self);
    return NULL;
}

  • 运行结果：


例子二：

写一个能够创建多个子线程的函数，要使用到其参数。

注意其是地址传递的话，有这样一种可能，该变量是在主线程的地址空间中，其他几个子线程都是在该线程中读取改值；但是由于他们分别抢占 CPU 时间片，会导致结果可能和预期结果不符；此时可以考虑使用值传递。

  • 代码示例：

    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int num = 13; //设置为全局变量，在全局区域，共享

void* myfun(void* arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
    void* p = (void *)&num;  //传一个地址进去（voi* 也是 4 个字节）
    pthread_t id[5] = {0};
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&(id[i]), NULL, myfun, p);
        printf("i = %d, thread id: %ld\n", i, id[i]);
    }
    
    return 0;
}

void* myfun(void* arg)
{
    printf("num = %d, child thread id: %ld\n", (*((int *)arg))++, pthread_self());
    return NULL;
}

  • 程序分析：

    可以看出，其其创建多个子线程成功了🤓🤓，和预期结果相符。

  • 运行结果：

  • 其它

    如果将全局变量 int num = 13; 放到 main() 里面，当做局部变量的话，就会出现如下结果!!! 有一处小的瑕疵，有点困惑？注意其 mun 的值，有时候会异常，怀疑是多个线程抢占 CPU 的时间片 + 是传递的地址，或者有其他系统或者数据修改过该值？？？所以有时候值得范围是非 13-17；异常变得巨大； 原因还在找，或者你知道的话，可以在下方留言告诉我，学习知识这种事，达者为先，相互指点一下后到“晚辈”。


下载地址：

17_thread

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