Linux多线程编程小结
愤怒的小狐狸----博客专栏
前一段时间因为开题的事情一直耽搁了我搞Linux的进度，搞的我之前学的东西都遗忘了，很烦躁的说，现在抽个时间把之前所学的做个小节。文章内容主要总结于《Linux程序设计第3版》。
1.Linux进程与线程
Linux进程创建一个新线程时，线程将拥有自己的栈（因为线程有自己的局部变量），但与它的创建者共享全局变量、文件描述符、信号句柄和当前目录状态。
Linux通过fork创建子进程与创建线程之间是有区别的：fork创建出该进程的一份拷贝，这个新进程拥有自己的变量和自己的PID，它的时间调度是独立的，它的执行几乎完全独立于父进程。
进程可以看成一个资源的基本单位，而线程是程序调度的基本单位，一个进程内部的线程之间共享进程获得的时间片。
2._REENTRANT宏
在一个多线程程序里，默认情况下，只有一个errno变量供所有的线程共享。在一个线程准备获取刚才的错误代码时，该变量很容易被另一个线程中的函数调用所改变。类似的问题还存在于fputs之类的函数中，这些函数通常用一个单独的全局性区域来缓存输出数据。
为解决这个问题，需要使用可重入的例程。可重入代码可以被多次调用而仍然工作正常。编写的多线程程序，通过定义宏_REENTRANT来告诉编译器我们需要可重入功能，这个宏的定义必须出现于程序中的任何#include语句之前。 _REENTRANT为我们做三件事情，并且做的非常优雅：
（1）它会对部分函数重新定义它们的可安全重入的版本，这些函数名字一般不会发生改变，只是会在函数名后面添加_r字符串，如函数名gethostbyname变成gethostbyname_r。
（2）stdio.h中原来以宏的形式实现的一些函数将变成可安全重入函数。 （3）在error.h中定义的变量error现在将成为一个函数调用，它能够以一种安全的多线程方式来获取真正的errno的值。
3.线程的基本函数
大多数pthread_XXX系列的函数在失败时，并未遵循UNIX函数的惯例返回-1，这种情况在UNIX函数中属于一少部分。如果调用成功，则返回值是0，如果失败则返回错误代码。
1.线程创建： #include
int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);
参数说明：
thread：指向pthread_create类型的指针，用于引用新创建的线程。
attr：用于设置线程的属性，一般不需要特殊的属性，所以可以简单地设置为NULL。
*(*start_routine)(void *)：传递新线程所要执行的函数地址。 arg：新线程所要执行的函数的参数。
调用如果成功，则返回值是0，如果失败则返回错误代码。
2.线程终止
#include
void pthread_exit(void *retval); 参数说明：
retval：返回指针，指向线程向要返回的某个对象。
线程通过调用pthread_exit函数终止执行，并返回一个指向某对象的指针。注意：绝不能用它返回一个指向局部变量的指针，因为线程调用该函数后，这个局部变量就不存在了，这将引起严重的程序漏洞。
3.线程同步
#include
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return); 参数说明：
th：将要等待的张璐，线程通过pthread_create返回的标识符来指定。 thread_return：一个指针，指向另一个指针，而后者指向线程的返回值。
一个简单的多线程Demo（thread1.c）：
[cpp] view plain copy
1. #include
6. void *thread_function(void *arg); 7.
8. char message[] = \; 9.
10. int main() 11. {
12. int res;
13. pthread_t a_thread; 14. void *thread_result; 15.
16. res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void *)message);
17. if (res != 0) 18. {
19. perror(\); 20. exit(EXIT_FAILURE); 21. } 22.
23. printf(\); 24.
25. res = pthread_join(a_thread, &thread_result); 26. if (res != 0) 27. {
28. perror(\); 29. exit(EXIT_FAILURE); 30. } 31.
32. printf(\, (char *)thread_result); 33. printf(\, message); 34.
35. exit(EXIT_FAILURE); 36. } 37.
38. void *thread_function(void *arg) 39. {
40. printf(\, (char *)arg); 41. sleep(3);
42. strcpy(message, \);
43. pthread_exit(\); 44. }
编译这个程序时，需要定义宏_REENTRANT： gcc -D_REENTRANT thread1.c -o thread1 –lpthread
运行这个程序： $ ./thread1输出：
thread_function is running. Argument was Hello World Waiting for thread to finish...
Thread joined, it returned Thank you for your CPU time! Message is now Bye!
这个例子值得我们去花时间理解，因为它将作为几个例子的基础。
pthread_exit(void *retval)本身返回的就是指向某个对象的指针，因此，pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);中的thread_return是二级指针，指向线程返回值的指针。
可以看到，我们创建的新线程修改的数组message的值，而原先的线程也可以访问该数组。如果我们调用的是fork而不是pthread_create，就不会有这样的效果了。原因是fork创建子进程之后，子进程会拷贝父进程，两者分离，相互不干扰，而线程之间则是共享进程的相关资源。
4.线程的同时执行
接下来，我们来编写一个程序，以验证两个线程的执行是同时进行的。当然，如果是在一个单处理器系统上，线程的同时执行就需要靠CPU在线程之间的快速切换来实现了。
我们的程序需要利用一个原理：即除了局部变量外，所有其他的变量在一个进程中的所有线程之间是共享的。
在这个程序中，我们是在两个线程之间使用轮询技术，这种方式称为忙等待，所以它的效率会很低。在本文的后续部分，我们将介绍一种更好的解决办法。
下面的代码中，两个线程会不断的轮询判断flag的值是否满足各自的要求。
[cpp] view plain copy
1. #include
5. int flag = 1; 6.
7. void *thread_function(void *arg); 8.
9. int main() 10. {
11. int res;
12. pthread_t a_thread; 13. void *thread_result; 14. int count = 1; 15.
16. res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL); 17. if (res != 0) 18. {
19. perror(\); 20. exit(EXIT_FAILURE); 21. } 22.
23. while (count++ <= 20) 24. {
25. if (flag == 1) 26. {
27. printf (\); 28. flag = 2; 29. } 30. else 31. {
32. sleep(1); 33. } 34. } 35.
36. printf(\); 37. res = pthread_join(a_thread, &thread_result); 38. if (res != 0) 39. {
40. perror(\); 41. exit(EXIT_FAILURE); 42. } 43.
44. exit(EXIT_SUCCESS);
Linux多线程编程小结
