pthread

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pthread: POSIX Threads

pthread 是 POSIX 标准的线程 API, 放在头文件 <pthread.h> 中，并由 libc 提供实现。

参考

  1. llnl 教程

pthread API

标准 pthread API 包括以下几部分

  1. 线程管理：创建、检测、合并等
  2. 互斥锁(mutex)：创建、销毁、加锁、解锁等
  3. 条件变量：在线程间共享锁、创建、销毁、等待和信号

  4. 同步：管理读写锁和屏障

    API 命名结构如下：

Routine Prefix Functional Group
pthread_ Threads themselves and miscellaneous subroutines
pthread_attr_ Thread attributes objects
pthread_mutex_ Mutexes
pthread_mutexattr_ Mutex attributes objects.
pthread_cond_ Condition variables
pthread_condattr_ Condition attributes objects
pthread_key_ Thread-specific data keys
pthread_rwlock_ Read/write locks
pthread_barrier_ Synchronization barriers

线程管理

创建和终止线程

包括以下函数

  1. pthread_create(thread,attr,start_routine,arg) 创建线程
  2. pthread_exit(status)
  3. pthread_cancel(thread)
  4. pthread_attr_init(attr) 创建线程属性对象
  5. pthread_attr_destroy(attr)

注意：

  1. 每个线程结束时最后都调用 pthread_exit 返回
  2. 最好主函数也用 pthread_exit 返回

合并和检测线程

  1. pthread_join (threadid,status)
  2. pthread_detach (threadid)
  3. pthread_attr_setdetachstate (attr,detachstate)
  4. pthread_attr_getdetachstate (attr,detachstate)

注意：

  1. 如果线程需要被 join 最好显式设置 joinable 属性，因为不是所有实现都默认加这个属性

栈管理

  1. pthread_attr_getstacksize (attr, stacksize)
  2. pthread_attr_setstacksize (attr, stacksize)
  3. pthread_attr_getstackaddr (attr, stackaddr)
  4. pthread_attr_setstackaddr (attr, stackaddr)

注意：

  1. 线程的栈大小是实现相关的，所以为了程序可移植，最好自己设置栈大小

其它

  1. pthread_self ()
  2. pthread_equal (thread1,thread2)
  3. pthread_once (once_control, init_routine)

互斥锁

典型的使用锁的过程是

  1. 创建并初始化锁变量
  2. 几个线程尝试加锁
  3. 只有一个会成功并获得锁
  4. 获得锁的线程进行一些操作
  5. 释放锁
  6. 另一个线程尝试获得锁
  7. 最终锁被销毁

创建和销毁锁

  1. pthread_mutex_init (mutex,attr)
  2. pthread_mutex_destroy (mutex)
  3. pthread_mutexattr_init (attr)
  4. pthread_mutexattr_destroy (attr)

注意：

  1. 创建锁变量可以用 pthread_mutex_t mymutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;, 也可以用 pthread_mutex_init()

加锁和解锁

  1. pthread_mutex_lock (mutex)
  2. pthread_mutex_trylock (mutex)
  3. pthread_mutex_unlock (mutex)

条件变量

条件变量也是用于线程间同步的机制，与加锁的共享内存不同，条件变量用于传递消息。

创建和销毁条件变量

  1. pthread_cond_init (condition,attr)
  2. pthread_cond_destroy (condition)
  3. pthread_condattr_init (attr)
  4. pthread_condattr_destroy (attr)

注意：

  1. 创建条件变量可以用 pthread_cond_t myconvar = PTHREAD_COND_INITIALIZER; 也可以用 pthread_cond_init()

等待和通信

  1. pthread_cond_wait (condition,mutex) 阻止线程直到某个条件被通信过来，应该在加锁时使用，会在等待时自动释放锁，当获得信号时又会把锁加回来
  2. pthread_cond_signal (condition) 用来向其它等待中的线程传递信号，应该在加锁时使用，在操作后传信号，最后解锁
  3. pthread_cond_broadcast (condition) 用来向多个线程传递信号

注意：

  1. 等待锁时应该使用 while 循环判断而不是 if

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