Linux线程管理进阶：分离，等待、终止与C++11线程接口的封装实践

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🍑线程终止

如果需要只终止某个线程而不终止整个进程,可以有三种方法:

1. 从线程函数return。这种方法对主线程不适用,从main函数return相当于调用exit。
2. 线程可以调用pthread_ exit终止自己。
3. 一个线程可以调用pthread_ cancel终止同一进程中的另一个线程。

• 其中，主线程退出==进程退出，该进程的所有线程全部退出。
• 其中，不能调用exit来终止线程，因为任何一个线程调用exit都会使整个进程退出。

注意：多线程中，任何一个线程出了异常，都会导致整个进程退出。— 多线程代码往往健壮性不好

pthread_exit函数

• 功能：线程终止
• 原型
  • void pthread_exit(void *value_ptr);
• 参数
  • value_ptr:value_ptr不要指向一个局部变量。
  • 返回值：无返回值
    需要注意：调用pthread_exit后，类似return ，即 pthread_exit((void*)100) == return (void *)100 ,pthread_exit或者return返回的指针所指向的内存单元必须是全局的或者是用malloc分配的,不能在线程函数的栈上分配,因为当其它线程得到这个返回指针时线程函数已经退出了。

pthread_cancel函数

• 功能：取消一个执行中的线程
• 原型
  • int pthread_cancel(pthread_t thread);
• 参数
  • thread:线程ID
  • 返回值：成功返回0；失败返回错误码

🍍线程等待

已经退出的线程，其空间没有被释放，仍然在进程的地址空间内。
创建新的线程不会复用刚才退出线程的地址空间。

• 功能：等待线程结束
• 原型
  • int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
• 参数
  • thread:线程ID
  • value_ptr:它指向一个指针，后者指向线程的返回值
  • 返回值：成功返回0；失败返回错误码

调用该函数的线程将挂起等待,直到id为thread的线程终止（阻塞等待）。thread线程以不同的方法终止,通过pthread_join得到的终止状态是不同的，总结如下:

• 如果thread线程通过return返回,value_ ptr所指向的单元里存放的是thread线程函数的返回值。
• 如果thread线程被别的线程调用pthread_ cancel异常终掉,value_ ptr所指向的单元里存放的是常数PTHREAD_ CANCELED((void *) -1)。
• 如果thread线程是自己调用pthread_exit终止的,value_ptr所指向的单元存放的是传给pthread_exit的参数。
• 如果对thread线程的终止状态不感兴趣,可以传NULL给value_ ptr参数。
• 注意：pthread_join，不考虑出现异常的情况，因为线程异常，整个进程都结束了，主线程没有pthread_join的机会。

示例代码：

std::string ToHex(pthread_t tid)   //将id转换为十六进制
{
    char buff[64];
    snprintf(buff, 64, "0x%lx", tid);
    return buff;
}

void *routine(void *name)
{
    int cnt = 5;
    while (cnt--)
    {
        sleep(1);
        std::cout << "i am new thread,name:" << (char *)name << "  my tid is :" << ToHex(pthread_self()) << std::endl;
    }
    return （void*）100;
}
int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, routine, (void *)("thread-1"));
    void *ret = nullptr;
    int n = pthread_join(tid,&ret);
    std::cout<<"new thread exit,n = "<< n << "get a return val:"<<(lont lont)ret<<std::endl;

    return 0;
}

多线程创建，传自己定义的对象示例代码：

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <vector>

#define threadnum 5

// 线程执行的任务
class Task
{
public:
    Task(int x = 10, int y = 15) : _x(x), _y(y)
    {}
    int excute()
    {
        return _x + _y;
    }
    ~Task()
    {}
private:
    int _x;
    int _y;
};

// 存储线程执行结果
class Result
{
public:
    Result(int result, std::string name) : _result(result), _name(name)
    {}
    void Print()
    {
        std::cout << _name << " Task result is " << _result << std::endl;
    }
    ~Result()
    {}
private:
    int _result;
    std::string _name;
};

// 存储线程香相关数据
class threadDate : public Task
{
public:
    threadDate(int x, int y, const std::string &name) : _name(name), _t(Task(x, y))
    {}
    std::string name()
    {
        return _name;
    }
    int Result()
    {
        return _t.excute();
    }
    ~threadDate()
    {}
private:
    std::string _name;
    Task _t;
};

// 线程执行的函数
void *threadrun(void *argc)
{
    threadDate *td = static_cast<threadDate *>(argc);

    sleep(1);
    Result *Res = new Result(td->Result(), td->name());

    delete td;
    return Res;
}

int main()
{
    // 1.创建多线程
    std::vector<pthread_t> threads;
    for (int i = 0; i < threadnum; i++)
    {
        char *name = new char[64];
        snprintf(name, 64, "thread-%d", i + 1);

        // 2.参数设置
        threadDate *td = new threadDate(10, 15, name);
        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, td);
        threads.push_back(tid);      //将线程的tid存放到一个vector中，便于等待
    }
    // std::vector<Result *> threadRes;   //将结果的结构体放到vector中
    void *Res = nullptr;
    // 等待线程，并取task结果
    for (auto &tid : threads)
    {
        pthread_join(tid, &Res);
        ((Result *)Res)->Print();
        // threadRes.push_back((Result *)Res);  //push_back进vector
    }
    // 打印结果
    //  for (auto &Res : threadRes)
    //  {
    //      Res->Print();
    //  }

    return 0;
}

🍎线程的分离

• 默认情况下，新创建的线程是joinable的，线程退出后，需要对其进行pthread_join操作，否则无法释放资源，从而造成系统泄漏。
• 如果不关心线程的返回值，join是一种负担，这个时候，我们可以告诉系统，当线程退出时，自动释放线程资源。

int pthread_detach(pthread_t thread);

可以是线程组内其他线程对目标线程进行分离，也可以是线程自己分离:

pthread_detach(pthread_self());

joinable和分离是冲突的，一个线程不能既是joinable又是分离的。

注意：如果你尝试对已经分离的线程（包括通过 pthread_self() 获取的当前线程）调用 pthread_join()，通常会导致未定义行为，但在大多数实现中，它会立即返回一个错误，通常是 EINVAL（表示无效参数）。分离只是不需要等待，底层依旧属于同一个进程。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#include <cerrno>

void *threadrun(void *args){
    //pthread_detach(pthread_self()); // 将pthread_self()线程与其他线程分离开
    std::string name = static_cast<char *>(args);

    int cnt = 5;
    while (cnt--){
        std::cout << "i am " << name << std::endl;
        sleep(1);
    }
    return nullptr;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, (void *)"thread -1");
    pthread_detach(tid);   //将指定tid的线程分离
    int n = pthread_join(tid, nullptr);

    std::cout << "main thread wait return:" << n << ":" << strerror(n) << std::endl;
    return 0;
}

🍌对C++11中线程的代码实现

理解下面代码threadrun函数需要设置为static的原因，以及传入this的原因。

• 因为pthread_create（），要求传入的函数参数为void *，如果不将函数设置为static，则参数会有一个this指针，所以需要设置static，那为什么要传入this指针呢？因为static成员函数没有this指针，但是func() 的调用需要this指针；

#ifndef __THREAD_HPP__
#define __THREAD_HPP__

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<functional>
#include<string>

namespace ThreadModule
{
    template<class T>
    using func_t = std::function<void(T&)>;
    // typedef std::function<void(const T&)> func_t;
    
    template<class T>
    class Thread
    {
    public:
        Thread(func_t<T> func,T& data,std::string name)
                :_func(func),_data(data),_name(name),_stop(true)
        {}
        void execute()
        {
            _func(_data);
        }
        static void *threadrun(void *args)
        {
            Thread * self = static_cast<Thread*>(args);
            self->execute();

            return nullptr;
        }
        bool start()
        {
            int n = pthread_create(&_tid,nullptr,threadrun,this);  
            if(!n)
            {
                _stop=false;
                return true;
            }
            else{
                return false;
            }
        }
        void stop()
        {
            if(!_stop)
                _stop=true;
        }
        void detach()
        {
            if(!_stop)
                pthread_detach(_tid);
        }
        std::string &name()
        {
            return _name;
        }
        void join()
        {
            if(!_stop)
                pthread_join(_tid,nullptr);
        }
        ~Thread(){}
    private:
        pthread_t _tid;
        func_t<T> _func;
        T& _data;
        std::string _name;
        bool _stop;
    };
}

#endif

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文章来源:https://blog.csdn.net/2301_77509762/article/details/141869067
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