linux多线程程序设计
Unix_Linux_Windows_OpenMP多线程编程
Unix_Linux_Windows_OpenMP多线程编程第三章 Unix/Linux 多线程编程[引言]本章在前面章节多线程编程基础知识的基础上,着重介绍 Unix/Linux 系统下的多线程编程接口及编程技术。
3.1 POSIX 的一些基本知识POSIX 是可移植操作系统接口(Portable Operating SystemInterface)的首字母缩写。
POSIX 是基于 UNIX 的,这一标准意在期望获得源代码级的软件可移植性。
换句话说,为一个 POSIX 兼容的操作系统编写的程序,应该可以在任何其它的 POSIX 操作系统(即使是来自另一个厂商)上编译执行。
POSIX 标准定义了操作系统应该为应用程序提供的接口:系统调用集。
POSIX是由 IEEE(Institute of Electrical andElectronic Engineering)开发的,并由 ANSI(American National Standards Institute)和 ISO(International StandardsOrganization)标准化。
大多数的操作系统(包括 Windows NT)都倾向于开发它们的变体版本与 POSIX 兼容。
POSIX 现在已经发展成为一个非常庞大的标准族,某些部分正处在开发过程中。
表 1-1 给出了 POSIX 标准的几个重要组成部分。
POSIX 与 IEEE 1003 和 2003 家族的标准是可互换的。
除 1003.1 之外,1003 和 2003 家族也包括在表中。
管理 POSIX 开放式系统环境(OSE) 。
IEEE 在 1995 年通过了这项标准。
ISO 的1003.0版本是 ISO/IEC 14252:1996。
被广泛接受、用于源代码级别的可移植性标准。
1003.1 提供一个操作系统的C 语1003.1 言应用编程接口(API) 。
IEEE 和 ISO 已经在 1990 年通过了这个标准,IEEE 在1995 年重新修订了该标准。
linux多线程 pthread常用函数详解
linux多线程pthread常用函数详解Linux多线程是指在Linux操作系统中运行的多个线程。
线程是执行程序的基本单位，它独立于其他线程而存在，但共享相同的地址空间。
在Linux中，我们可以使用pthread库来实现多线程程序。
本文将详细介绍pthread库中常用的函数，包括线程的创建、退出、同步等。
一、线程创建函数1. pthread_create函数pthread_create函数用于创建一个新线程。
其原型如下：cint pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void*(*start_routine) (void *), void *arg);参数说明：- thread：用于存储新线程的ID- attr：线程的属性，通常为NULL- start_routine：线程要执行的函数地址- arg：传递给线程函数的参数2. pthread_join函数pthread_join函数用于等待一个线程的结束。
其原型如下：int pthread_join(pthread_t thread, void retval);参数说明：- thread：要等待结束的线程ID- retval：用于存储线程的返回值3. pthread_detach函数pthread_detach函数用于将一个线程设置为分离状态，使其在退出时可以自动释放资源。
其原型如下：cint pthread_detach(pthread_t thread);参数说明：- thread：要设置为分离状态的线程ID二、线程退出函数1. pthread_exit函数pthread_exit函数用于退出当前线程，并返回一个值。
其原型如下：cvoid pthread_exit(void *retval);参数说明：- retval：线程的返回值2. pthread_cancel函数pthread_cancel函数用于取消一个线程的执行。
linux多线程编程的书 -回复
linux多线程编程的书-回复
以下是一些关于Linux多线程编程的书籍推荐：
1.《Unix/Linux多线程程序设计》：这本书详细介绍了Unix/Linux环境下的多线程编程技术，包括POSIX threads API、线程同步机制、线程间的通信等内容。
2.《Linux多线程服务端编程》：这本书主要针对Linux环境下的高性能、高并发服务器编程，深入讲解了多线程、异步I/O、锁机制、线程池等关键技术。
3.《Linux多线程编程》：这本书从理论和实践两个角度出发，全面介绍了Linux多线程编程的相关知识，包括线程的创建和管理、线程间的同步和通信、线程调度策略等内容。
4.《Linux/Posix多线程程序设计》：这本书详细介绍了Linux/Posix环境下的多线程编程技术，包括线程的创建和终止、线程间的同步和通信、线程的调度和优先级等内容。
5.《Java多线程编程实战》：虽然这本书主要是关于Java多线程编程的，但是其中很多概念和技巧也适用于Linux环境下的多线程编程，特别是对于那些使用Java进行Linux服务器开发的开发者来说，非常有参考价值。
以上这些书籍都是比较经典的多线程编程参考书籍，可以根据自己的需求和背景选择适合自己的书籍进行学习。
跟我学Linux编程-12-多线程编程-同步
多线程编程-同步在上一章节中，我们通过程序示例，见证了单线程世界中不可能发生的事件（一个数既是奇数又是偶数）在多线程环境中是怎样分分钟发生的，我通过细分程序执行步骤，分析了奇异事件发生的过程，并探明了其原因：一个线程在对全局变量gcnt进行两次判读的过程中，另一个线刚好改变了这个变量的值。
在多线程编程术语中，称这两个线程同时进入了临界区域。
所谓临界区域，是指多线程环境下两个及以上线程同时执行可能会导致冲突的一段代码。
在上一章节的示例中，这几行代码就是一个临界区域：gcnt++;if (gcnt % 2){if (!(gcnt % 2)) printf("[%d] : %d\n", id, gcnt);}冲突之所以会发生，是因为临界区域的代码，通常需要很多个CPU指令周期才能完成，其运行过程随时可能被打断(进行了线程调试)，CPU去运行另外的线程，如果这个线程刚好也进入了临界区域，则异常的程序状态极可能会发生。
如果当某个线程进入临界区域，在其退出区域之前，其他的线程无论如何也不能进入该区域，那么冲突就不会发生。
Linux提供了这种保证多线程进入临界区域互斥的机制，这正是本章节所要介绍的内容：线程锁。
我们今天的示例程序还是在上一章节的示例上改进而来的，我们的任务就是使用线程锁，保证“一个数既是奇数又是偶数”的奇异事件在多线程环境下也不发生，代码如下：#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>int gcnt = 0;pthread_mutex_t g_mutex;void *thread_task(void *arg){int id = (int)arg;while (1){pthread_mutex_lock(&g_mutex);gcnt++;if (gcnt % 2)if (!(gcnt % 2)) printf("[%d] : %d\n", id, gcnt);}pthread_mutex_unlock(&g_mutex);usleep(1);}return NULL;}int main(int argc, char *argv[]){pthread_t thr;pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL);pthread_create(&thr, NULL, thread_task, (void *)1);pthread_create(&thr, NULL, thread_task, (void *)2);thread_task((void *)0);return 0;}今天的程序相对于上章的代码，改动非常小，只添加了四行，已使用红色加粗标注。
linux下的CC++多进程多线程编程实例详解
linux下的CC++多进程多线程编程实例详解linux下的C\C++多进程多线程编程实例详解1、多进程编程#include <stdlib.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>int main(){pid_t child_pid;/* 创建⼀个⼦进程 */child_pid = fork();if(child_pid == 0){printf("child pid\n");exit(0);}else{printf("father pid\n");sleep(60);}return 0;}2、多线程编程#include <stdio.h>#include <pthread.h>struct char_print_params{char character;int count;};void *char_print(void *parameters){struct char_print_params *p = (struct char_print_params *)parameters;int i;for(i = 0; i < p->count; i++){fputc(p->character,stderr);}return NULL;}int main(){pthread_t thread1_id;pthread_t thread2_id;struct char_print_params thread1_args;struct char_print_params thread2_args;thread1_args.character = 'x';thread1_args.count = 3000;pthread_create(&thread1_id, NULL, &char_print, &thread1_args);thread2_args.character = 'o';thread2_args.count = 2000;pthread_create(&thread2_id, NULL, &char_print, &thread2_args);pthread_join(thread1_id, NULL);pthread_join(thread2_id, NULL);return 0;}3、线程同步与互斥1）、互斥pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);/*也可以⽤下⾯的⽅式初始化*/pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_mutex_lock(&mutex);/* 互斥 */thread_flag = value;pthread_mutex_unlock(&mutex);2）、条件变量int thread_flag = 0;pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t thread_flag_cv;\void init_flag(){pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_cond_init(&thread_flag_cv, NULL);thread_flag = 0;}void *thread_function(void *thread_flag){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);while(thread_flag != 0 ){pthread_cond_wait(&thread_flag_cv, &mutex);}pthread_mutex_unlock(&mutex);do_work();}return NULL;}void set_thread_flag(int flag_value){pthread_mutex_lock(&mutex);thread_flag = flag_value;pthread_cond_signal(&thread_flag_cv);pthread_mutex_unlock(&mutex);}感谢阅读，希望能帮助到⼤家，谢谢⼤家对本站的⽀持！。
Linux下的多线程机制的分析与实现
Ｌｎｘ下 的多 线程 机 制 的分 析 与实现 ｉｕ
赵 东 ，周 卫 云２ ，赵 作人 ３
１０３ ；． ３０２２ 长春广顺 电子科技有 限公 司 ， 长春 吉林 １６３） １０４ １０２ ； ３０１ （． １长春 师范学 院计算机科 学与技 术学 院 ， 吉林长春
ｖｉ ＊ａ ：调 用此 函数 可以创建一 个新 的线程 ，新 线程创建 后执行 ｓｌ一ｒ ｔｅ ｏ ｄ ） ，￣ ｏ ｉ 指定 的程序 。其 中参数 ａｒ ｔ ａ ｕｎ ｔ ｔ 是 用户希望 创建线 程的属性 ，当为 Ｎ Ｌ Ｕ Ｌ时表示 以默认 的属性 创建 线程 。ａｇ 向 ｓｒ ｒ ｔｅ传递 的参数 。 ｒ是 ｔｔ ｏ ｉ ａ ｕｎ
Ｉ ｔｐｈ ｅ ｄ ｎ ｔｒａ ｐｈ ｅ ｄ ｔｒ ａ
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２ ２ 线程控 制 函数 ．
ｐｈ ｅ ｄ ｔｒａ
—
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—
ｃｅ ｅ ｒ ａｔ
（ ）返 回给 调用者 ，也可 以通 过 ｐ ｒ ｄ ｓｌ ）获取 自己的线 程 Ｉ。 ｔｅ — ｅ ｈａ ｆ（ Ｄ
究。
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３６ ・
Linux多线程编程问题
Linux 多线程编程问题1重入问题传统的UNIX没有太多考虑线程问题，库函数里过多使用了全局和静态数据，导致严重的线程重入问题。
1.1–D_REENTRANT /-pthread和errno的重入问题。
所先UNIX的系统调用被设计为出错返回-1，把错误码放在errno中（更简单而直接的方法应该是程序直接返回错误码，或者通过几个参数指针来返回）。
由于线程共享所有的数据区，而errno是一个全局的变量，这里产生了最糟糕的线程重入问题。
比如：do {bytes = recv(netfd, recvbuf, buflen, 0);} while (bytes != -1 && errno != EINTR);在上面的处理recv被信号打断的程序里。
如果这时连接被关闭，此时errno应该不等于EINTR，如果别的线程正好设置errno为EINTR，这时程序就可能进入死循环。
其它的错误码处理也可能进入不可预测的分支。
在线程需求刚开始时，很多方面技术和标准（TLS）还不够成熟，所以在为了解决这个重入问题引入了一个解决方案，把errno定义为一个宏：extern int *__errno_location (void);#define errno (*__errno_location())在上面的方案里，访问errno之前先调用__errno_location()函数，线程库提供这个函数，不同线程返回各自errno的地址，从而解决这个重入问题。
在编译时加-D_REENTRANT就是启用上面的宏，避免errno重入。
另外-D_REENTRANT还影响一些stdio的函数。
在较高版本的gcc里，有很多嵌入函数的优化，比如把printf(“Hello\n”);优化为puts(“hello\n”);之类的，有些优化在多线程下有问题。
所以gcc引入了–pthread 参数，这个参数出了-D_REENTRANT外，还校正一些针对多线程的优化。
linux和windows通用的多线程方法
linux和windows通用的多线程方法
多线程是一种在计算机程序中处理多个相似或相关的任务的技术。
无论是在Linux还是Windows中，多线程的实现都是类似的。
以下是一些通用的多线程方法：
1. 创建线程：使用线程库中提供的函数，例如在Linux中使用pthread_create()，在Windows中使用CreateThread()。
2. 同步线程：使用同步机制来保护共享资源，例如在Linux中使用pthread_mutex_lock()和pthread_mutex_unlock()，在Windows 中使用CriticalSection。
3. 线程间通信：使用消息传递或共享内存等机制来实现线程间通信。
在Linux中，可以使用管道、共享内存和信号量等。
在Windows 中，可以使用命名管道和邮槽等。
4. 线程池：创建一个线程池来管理多个线程，这样可以避免频繁地创建和销毁线程，提高效率。
5. 轮询：使用循环不断地检查线程是否完成任务，从而避免阻塞主线程。
总的来说，多线程在Linux和Windows中的实现都是类似的，只要掌握了基本的多线程概念和方法，就可以在两个操作系统中进行开发。
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多线程创建的API
• • • 线程创建函数：pthread_create 等待指定的线程结束：pthread_join
IT Education & Training
获取自己线程ID函数：pthread_self 函数原形：pthread_t pthread_self (void)； 线程退出函数： pthread_exit 函数原形：void pthread_exit (void *__retval)
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线程的访问控制
IT Education & Training
线程共享进程的资源和地址空间时必须保持线程间资源访问的 唯一性问题： 解决问题的方法： 互斥锁 命名规则：pthread_mutex_***
条件变量 命名规则： pthread_cond_*** 信号量: 命名规则： sem_***
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返回值：成功 0 失败 -1
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多线程创建的API
• 等待指定的线程结束：pthread_join
IT Education & Training
函数原形：int pthread_join (pthread_t th, void **thread_return)； ① th:等待线程的标识符 ② thread_return：用户定义的指针，存放被等待线程的返回值 返回值：成功 0 失败 -1
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互斥锁主要的多线程API函数
•
IT Education & Training
• •
•
•
互斥锁初始化：pthread_mutex_init pthread_mutex_init (pthread_mutex_t *,__const pthread_mutexattr_t *) 销毁互斥锁：pthread_mutex_destroy int pthread_mutex_destroy (pthread_mutex_t *__mutex); 锁定互斥锁（阻塞）：pthread_mutex_lock int pthread_mutex_lock (pthread_mutex_t *__mutex); 激活该产品 试图获得互斥锁（非阻塞）：pthread_mutex_trylock int pthread_mutex_trylock (pthread_mutex_t *__mutex); 解锁互斥锁：pthread_mutex_unlock int pthread_mutex_unlock (pthread_mutex_t *__mutex)
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多线程创建的API
• 线程创建函数：pthread_create
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函数原形：int pthread_create (pthread_t * thread, pthread_attr_t * attr,void *(*start_routine) (void *),void *arg); ① thread:返回的线程标识符 ② attr：线程属性设置（NULL） ③ start_routine：线程函数的入口地址 ④ arg：传递给start_routine的参数
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生产者、消费者问题
主程序、生产者线程、消费者线程流程图：
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生产者、消费者问题
• 生产（post）、消费（get）流程图：
IT Education & Training
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IT Education & Training
Thank you
谢谢
Neusoft Group Ltd.
•
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多线程创建的API
试建立源文件，有如下要求：
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（1）Main函数所在的线程：循环3次打印“This is main process.” （2）在main函数内创建一个线程，函数入口为thread,在这个 函数内循环三次打印“This is thread created by main.” （3）main函数所在的线程必须等到thread所在的线程结束后 才能结束。
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信号量
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• 信号量 （1）信号量（semaphore）是另一种加锁操作，与普通加锁 不同的是，信号量记录了一个空闲资源数值，信号量的值表 示了当前空闲资源实体数。 （2）信号量的数据类型为结构sem_t，本质上是一个非负的 长整数计数器，它被用来控制对公共资源的访问。 ----当可用公共资源增加时，调用函数sem_post()增加信号 量。只有当信号量值大于0时，才能使用公共资源。 ----使用后，调用函数sem_wait()减少信号量。当它变为0时， 进程将主动放弃处理器进入等待队列。
线程访问控制-互斥锁
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• 互斥锁 互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。 （1）必要性显而易见：假设多个线程向同一个文件顺序写入 数据，最后得到的结果一定是灾难性的。 （2）判断线程间是否需要互斥，关键是看线程间是否共享某 一公有资源。 （3）数据类型：pthread_mutex_t 。 （4）线程执行临界区程序的操作按下列步骤进行： ①关锁。先检查锁的状态，如为关闭状态，则等待其打开； 如已打开了，则将其关闭，继续执行②的操作。 ②执行临界区程序。 ③开锁。将锁打开，退出临界区。
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条件变量
IT Education & Training
• 条件ห้องสมุดไป่ตู้量 （1）条件变量通过允许线程阻塞和等待另一个线程发送信号 的方法弥补了互斥锁的不足，它常和互斥锁一起使用。
（2）使用时，条件变量被用来阻塞一个线程，当条件不满足 时，线程往往解开相应的互斥锁并等待条件发生变化。 一旦其它的某个线程改变了条件变量，它将通知相应的条件 变量唤醒一个或多个正被此条件变量阻塞的线程。这些线程 将重新锁定互斥锁并重新测试条件是否满足。
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多线程创建的API
注意事项：
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（1）编写源代码，如果需要调用线程函数，则必须包括头文件： #include<pthread.h> （2）在进行编译的时候需要使用参数：-lpthread
（3）变量类型pthread_t： pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义 typedef unsigned long int pthread_t；
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主要的多线程API函数
•
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•
• •
初始化一个信号量：sem_init 函数原型为： extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value)); 增加信号量的值：sem_post 函数原形：sem_post( sem_t *sem ); 减少信号量的值：sem_ wait 函数原型：sem_wait( sem_t *sem ); 释放信号量：sem_ destroy 函数原型：sem_destroy(sem_t *sem) 用来释放信号量sem。
（3） 数据类型：pthread_cond_t 。
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条件变量主要的多线程API函数
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IT Education & Training
• •
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条件变量初始化：pthread_cond_init int pthread_cond_init (pthread_cond_t * cond, __const pthread_condattr_t * cond_attr) 销毁条件变量：pthread_cond_destroy int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *__cond) 等待条件变量（阻塞）：pthread_cond_wait extern int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *__restrict__cond, pthread_mutex_t *__restrict __mutex) 指定时间到达前等待条件变量：pthread_cond_timedwait int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t *__restrict __cond, pthread_mutex_t *__restrict __mutex, __const struct timespec *__restrict __abstime) 唤醒线程等待条件变量：pthread_cond_signal extern int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *__cond)；
不和进程比较，还有以下优点:
提高应用程序响应 使多CPU系统更加有效 改善程序结构
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多线程的创建
一、线程的创建和退出
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线程的创建：确定调用该线程函数的入口点。调用函数 pthread_create()。 线程的退出： （1）当该函数运行完之后，该线程就自动退出了。 （2）调用线程退出函数：pthread_exit() 。 注意：不要随意调用exit退出函数。
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生产者、消费者问题
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• 生产者、消费者问题的定义 生产者消费者问题：生产者要不断将数据放入共享的缓冲， 消费者要不断从缓冲取出数据。缓冲区满时，消费者必须等 生产者取走数据后才能再放新数据（不覆盖数据）；缓冲区 空时，消费者必须等生产者放入新数据后才能去取（不重 复）。