一、線程簡介

• 線程是參與系統調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運行單位。

• 一個進程中可以創建多個線程，多個線程實現并發運行，每個線程執行不同的任務。

• 每個線程都有其對應的標識，稱為線程 ID，線程 ID 使用 pthread_t 數據類型來表示。

二、線程的創建

線程是輕量級的并發執行單元，通過調用Linux系統提供的pthread庫中的函數來創建和管理線程。

• 包含頭文件：

#include <pthread.h>

• 定義線程函數：

線程函數是線程實際執行的函數，可以是任何可以被調用的函數。線程函數的原型如下：

void* thread_function(void* arg);

其中arg是傳遞給線程函數的參數，可以是任何類型的數據。線程函數的返回值為void*類型，可以返回任何類型的數據。

• 創建線程：

創建線程需要調用pthread_create函數。該函數的原型如下：

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

參數	類型	描述
thread	pthread_t *	用于存儲新線程標識符的指針
attr	const pthread_attr_t *	用于指定新線程的屬性，如棧大小、調度策略等，可以為 NULL，表示使用默認屬性
start_routine	void *(*)(void *)	新線程的起始函數，需要返回 void 指針類型的結果，并且帶有一個 void 指針類型的參數
arg	void *	傳遞給新線程起始函數的參數，可以為 NULL
返回值	int	0 表示成功，非 0 表示失敗，錯誤代碼保存在 errno 中

?? 注意：在調用 pthread_create() 函數之后，新線程的執行與調用線程并行進行，它們之間沒有特定的執行順序。

下面是一個創建線程的例子：

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

void *thread_func(void *arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("這是線程函數，arg=%d, i=%d\n", *(int *)arg, i);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid; // 線程標識符
    int arg = 123; // 傳遞給線程函數的參數

    // 創建新線程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, &arg) != 0) {
        printf("線程創建失敗！\n");
        return 1;
    }

    // 等待線程結束并回收資源
    if (pthread_join(tid, NULL) != 0) {
        printf("線程回收失敗！\n");
        return 1;
    }

    printf("線程結束！\n");
    return 0;
}

三、 線程的終止

線程的終止有兩種方式：自然終止和強制終止。

線程的自然終止是指線程執行完它的工作后自動退出，而強制終止是指在程序運行過程中，主線程或其他線程顯式地終止一個正在運行的線程。

線程自然終止

線程可以通過調用pthread_exit函數來實現自然終止。pthread_exit函數的原型如下：

void pthread_exit(void *retval);

pthread_exit函數 無返回值，其中，參數retval是線程的退出狀態，可以通過pthread_join函數獲取。

下面是一個簡單的例子，演示如何使用pthread_exit函數終止一個線程：

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

void *thread_func(void *arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("這是線程函數，i=%d\n", i);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit((void *) "線程正常結束！");
}

int main()
{
    pthread_t tid; // 線程標識符

    // 創建新線程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
        printf("線程創建失敗！\n");
        return 1;
    }

    // 等待線程結束并回收資源
    void *retval;
    if (pthread_join(tid, &retval) != 0) {
        printf("線程回收失敗！\n");
        return 1;
    }

    printf("%s\n", (char *)retval);
    printf("線程結束！\n");
    return 0;
}

上面的示例程序中，我們在線程函數中調用pthread_exit函數來終止線程，并返回一個字符串作為退出狀態。

在主線程中，我們使用pthread_join函數等待線程結束，并通過指針retval獲取線程的退出狀態。

線程強制終止

在Linux中，線程的強制終止可以使用pthread_cancel函數來實現。pthread_cancel函數的原型如下：

int pthread_cancel(pthread_t thread);

其中，參數thread是要取消的線程標識符。當pthread_cancel函數被調用時，被取消的線程將立即退出。

參數	類型	描述
thread	pthread_t	要取消的線程標識符
返回值	int	0 表示成功，非 0 表示失敗，錯誤代碼保存在 errno 中

??注意：調用 pthread_cancel() 函數只是向指定線程發送一個取消請求，讓指定線程盡快退出執行，而不會立即終止它的執行。

線程在接收到取消請求后，可以通過調用 pthread_setcancelstate() 和 pthread_setcanceltype() 函數來指定如何響應請求，這里不再展開說明。

下面是一個簡單的例子，演示如何使用pthread_cancel函數強制終止一個線程：

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

void *thread_func(void *arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("這是線程函數，i=%d\n", i);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit((void *) "線程正常結束！");
}

int main()
{
    pthread_t tid; // 線程標識符

    // 創建新線程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
        printf("線程創建失敗！\n");
        return 1;
    }

    // 等待一段時間后強制終止線程
    sleep(2);
    if (pthread_cancel(tid) != 0) {
        printf("線程取消失敗！\n");
        return 1;
    }

    // 等待線程結束并回收資源
    void *retval;
    if (pthread_join(tid, &retval) != 0) {
        printf("線程回收失敗！\n");
        return 1;
    }

    if (retval == PTHREAD_CANCELED) {
        printf("線程被取消！\n");
    } else {
        printf("%s\n", (char *)retval);
    }
    printf("線程結束！\n");
    return 0;
}

上面的示例程序中，主線程調用了pthread_cancel函數，強制終止了子線程。

在子線程函數中，我們使用pthread_exit函數返回了一個字符串，如果子線程正常結束，那么在主線程中打印出來的將是這個字符串；如果子線程被強制終止，那么在主線程中打印出來的將是線程被取消!。

• ??不是這個啦
• 我是想說，前面好幾次都提到了線程回收, 你是不是忘了告訴我了
• ?? 不好意思哈，一下子沒忍住就說出來了

四、線程的回收

使用pthread_join函數等待線程結束。該函數需要兩個參數：線程標識符和指向線程返回值的指針。

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

參數	類型	描述
thread	pthread_t	要等待的線程標識符
value_ptr	void **	用于獲取線程的退出狀態的指針，可以為 NULL，表示不關心退出狀態
返回值	int	0 表示成功，非 0 表示失敗，錯誤代碼保存在 errno 中

?? 注意：調用 pthread_join() 函數會阻塞當前線程，直到指定的線程終止為止。

如果指定的線程已經終止，那么該函數會立即返回，并且不會阻塞。

另外，線程的退出狀態只有在 pthread_join() 調用成功時才能被獲取，否則 value_ptr 指向的值是未定義的。

如果線程終止后，其它線程沒有調用 pthread_join()函數來回收該線程，這個線程會變成僵尸線程，會浪費系統資源；若僵尸線程積累過多，那么會導致應

用程序無法創建新的線程。

五、線程的分離

可以使用pthread_detach函數將線程分離。pthread_detach函數的原型如下：

int pthread_detach(pthread_t thread);

參數	類型	描述
thread	pthread_t	要分離的線程標識符
返回值	int	0 表示成功，非 0 表示失敗，錯誤代碼保存在 errno 中

調用 pthread_detach() 函數將使得指定線程在退出時自動釋放其相關資源，而不需要其他線程調用 pthread_join() 函數來等待它的退出并回收資源。

如果指定的線程已經被分離或者已經退出，那么調用 pthread_detach() 函數將返回一個錯誤。

下面是一個簡單的例子，演示如何使用pthread_detach函數將線程分離：

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

void *thread_func(void *arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        printf("這是線程函數，i=%d\n", i);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit((void *) "線程正常結束！");
}

int main()
{
    pthread_t tid; // 線程標識符

    // 創建新線程
    if (pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL) != 0) {
        printf("線程創建失敗！\n");
        return 1;
    }

    // 分離線程
    if (pthread_detach(tid) != 0) {
        printf("線程分離失敗！\n");
        return 1;
    }

    printf("線程已經分離，將自動回收資源！\n");

    // 程序結束
    return 0;
}

上面的示例程序中，我們在創建線程之后立即將線程分離，并打印一條提示信息，告訴用戶線程已經分離，將在退出時自動回收資源。

當運行上面的程序時，可以看到如下輸出：

線程已經分離，將自動回收資源！
這是線程函數，i=0
這是線程函數，i=1
這是線程函數，i=2
這是線程函數，i=3
這是線程函數，i=4

可以看到，程序創建了一個新線程，并立即將它分離。在子線程中，我們打印了5個字符串，每個字符串間隔1秒。

在主線程中，我們打印了一條提示信息，告訴用戶線程已經分離，將在退出時自動回收資源。最后，程序正常結束，沒有調用pthread_join函數。

小結

我們已經介紹了Linux線程的創建、終止、回收、分離等基本操作。

在實際編程中，我們可能還需要使用一些其他的函數和技巧，例如互斥鎖、條件變量、信號量、讀寫鎖等

?? 欲知后事如何，請聽下回分解！

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