Unix——线程和线程控制

注：写得非常乱，以后有空再整理（在我们业界称为重构），没空就这样放着吧。

线程包含了表示进程内执行环境的必须信息。其中包括进程中的线程ID，一组寄存器值，栈，调度优先级和策略，

信号屏蔽字，errno变量，线程私有数据。进程所有信息对该进程的所有线程都是共享的包括，可执行的程序文本，

程序全局内存和堆内存，栈，文件描述符。

线程接口-POSIX.1-2001,"pthread","POSIX线程"

#include

int pthread_equal(pthread_t id1, pthread_t id2);//相等返回非0；否则返回0

#include

pthread_t pthread_self(void);//获得自身线程ID，参见getpid()

#include

int pthread_create(pthread_t *restrict id,

const pthread_attr_t *restrict attr,//线程属性NULL

void *(*fun)(void *), void *restrict arg);//新线程入口，函数fun,

//如果函数参数有多个，则把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构地址传入。

成功返回0，每个线程都提供errno的副本

C语言题外话：volatile和restrict

方便编译器优化，

restrict，C99引入，只可以用于限定指针，并表明指针是访问一个数据对象的唯一且初始的方式；

指向的内容改变，则只能通过指针进行存取。

volatile告诉编译器该变量除了可被程序修改以外还可能被其他代理修改，因此，当要求使用

volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，而不是使用寄存器中的缓存。

线程退出：

1）线程从启动历程中返回，返回值是线程退出码。

2）线程可以被统一进程中的其它线程取消。

3）pthread_exit(void *rval_ptr);

线程被取消rval_ptr指向单元置为PTHREAD_CANCELED

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

//调用线程阻塞，直到指定的线程调用pthread_exit,从启动例程中返回或者被取消

自动使线程处于分离状态。

int pthread_cancel(pthread_t tid);//提出请求取消同一进程中的其他线程，不等待线程终止。

线程清理处理程序

void pthread_cleanup_push(void (*fun)(void *), void *arg);--注册清理函数fun

void pthread_cleanup_pop(int execute);--execute!=0执行清理，后注册先执行。

清理函数的调用顺序由pthread_cleanup_push函数来安排，线程执行以下动作时调用清理函数：

1）调用pthread_exit

2）响应取消请求时

3）用非零execute调用pthread_cleanup_pop时

int pthread_detach（pthread_t tid）；使线程进入分离状态。

线程的状态：分离状态

线程的同步问题（互斥量，读写锁，条件变量）

互斥量

#include

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

const pthread_mutexattr_t *restrict attr);//默认attr=NULL

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);//成功返回0

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);//加锁,互斥量已经上锁则线程阻塞，直到该互斥量解锁。

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);//解锁

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);//尝试加锁，不阻塞。已加锁，返回EBUSY

避免死锁：两个线程同时请求两一个线程拥有的资源，从而产生死锁。

产生死锁的必要条件：

1）互斥

2）占有并等待

3）非抢先

4）循环等待

读写锁（共享独占锁），允许更高的并行性（三种状态，读模式下加锁，写模式下加锁，不加锁状态）

读写锁同互斥锁一样，在使用前初始化，在释放底层内存时必须销毁。

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const pthread_rwlock_t *restrict attr);

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//读模式加锁

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//写模式加锁

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//解锁

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);//可以获取锁，返回0；否则返回EBUSY

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

条件变量：

#include

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,

pthread_cond_t *restrict attr);

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,

pthread_mutex_t *restrict mutex);

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,

pthread_mutex_t *restrict mutex,

const struct timespec *restrict timeout);

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//向线程或条件发送信号

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

线程限制（略）

线程属性 struct pthread_attr_t{};该结构不透明

#include

int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);

int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

detachstate 线程分离状态属性

guardsize 线程栈末尾的警戒缓冲区大小（字节数）

stackaddr 线程栈的最低地址

stacksize 线程栈的大小（字节数）

若对某个线程的终止状态不感兴趣，调用int pthread_detach（pthread_t id）函数，

让OS在线程退出时，回收它所占用的资源。

分离状态属性：

int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *restrict attr,

int *detachstate);

创建线程，以分离状态启动

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

detachstate=PTHREAD_CANCEL_DETACHE

PTHREAD_CREATE_JOINABLE（默认）

线程栈大小属性和线程栈最低地址：

int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *restrict attr,

void **restrict stackaddr,

size_t *restrict stacksize);

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr,

void *stackaddr,

size_t *stacksize)

线程栈大小属性

int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *restrict attr, size_t *restrict stacksize);

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);

guardsize属性，控制着线程末尾之后用以避免栈溢出的扩展内存的大小。默认PAGESIZE

int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,

size_t *restrict guardsize);

int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);

有两个没有包含在pthread_attr_t结构中的属性——可取消状态和可取消类型，他们影响着pthread_cancel函数

调用时所呈现的行为。

可取消状态：PTHREAD_CANCEL_ENABLE默认，PTHREAD_CANCLE_DISABLE

#include

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

void pthread_testcancel(void);//手动添加取消点。

可取消类型：PTHREAD_CANCEL_DEFERRED延迟取消，PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS异步取消，任意时间取消

int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

同步属性

互斥量属性pthread_mutexattr_t

int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mutexattr);

int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *mutexattr);

进程共享互斥量属性：PTHREAD_PROCESS_SHARED，PTHREAD_PROCESS_PRIVATE(default)

int pthread_mutexattr_getpshared(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict pshared);

int pthread-mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);

类型互斥量属性：PTHREAD_MUTEX_NORMALunix线程切换，PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK，

PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE使之等同于信号量的功能.递归锁。

PTHREAD_MUTEX_DEFAULT，系统将其映射到其它类型

int pthread_mutexattr_gettype(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict type);

int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr, int type);

读写锁属性pthread_rwlockattr_t

读写锁的唯一属性是进程共享属性，参见互斥量。

条件变量属性pthread_condattr_t

也支持进程共享属性

重入问题，有了信号处理程序和线程，多个控制线程在同一时间可能潜在的调用同一个函数。

如果一个函数在同一时刻可以被多个线程安全的调用，则该函数是线程安全的。

如果一个函数对多个线程来说是可重入的，则这个函数是线程安全的，但并不说明对信号处理程序来说该函数也是可重入的。

若果函数对异步信号处理程序的重入是安全的，那么就可以说函数是异步信号安全函数。

线程安全函数（线程可重入的）和异步信号安全函数（信号处理程序可重入的）

POSIX.1不能保证是线程安全的函数，系统提供他们的线程安全版本

（编辑：晋中站长网）

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