多线程编程中的pthread_create函数详解

一、概述

在多线程编程中，pthread_create是一个十分重要的函数，它用于创建一个新的线程，并在新线程中执行一个用户指定的函数。本篇文章将从以下几个方面对pthread_create函数进行详细阐述：

二、函数签名

pthread_create函数的函数签名如下所示：

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine)(void*), void *arg);

参数解释：

thread：指向用于存储新线程ID的pthread_t类型变量的指针。
attr：指向pthread_attr_t类型变量的指针，其中包含有关新线程的属性信息。如果使用可默认属性，则应将该参数设置为NULL。
start_routine：指向要在新线程中执行的函数的指针。该函数必须具有以下格式：void *func(void *arg)。它接受一个指向void类型的指针，并返回一个指向void类型的指针。
arg：将传递给start_routine的参数。它可以为NULL。

三、函数用法

使用pthread_create函数创建一个新线程非常简单。首先，必须声明一个pthread_t类型的变量来保存新线程的ID。

pthread_t thread_id;

然后，必须调用pthread_create函数并将变量thread_id的地址作为参数。在函数调用期间，必须指定要作为新线程运行的函数（start_routine）和要传递给该函数的参数（arg）。如果不需要指定特殊线程属性，可以将第二个参数设置为NULL。

void *my_thread_function(void *arg) {
  // Do something here
}

int main() {
  int value = 1;
  pthread_t thread_id;
  pthread_create(&thread_id, NULL, my_thread_function, &value);
  // ...
  return 0;
}

此代码将创建一个新线程并将其ID存储在thread_id中。该线程将通过调用my_thread_function函数来运行，同时my_thread_function函数将接收一个指向int值的指针。在本例中，我们将该参数设置为指向值1的指针。

四、函数返回值

pthread_create函数返回0表示成功创建了新线程。如果返回的是任何其他值，则表示出现了错误。在这种情况下，可以使用函数errno来确定错误类型。

五、线程属性

phtread_create函数可以使用线程属性，来设置新线程的一些属性信息。可以使用pthread_attr_init函数来初始化一个默认属性：

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);

线程属性有多个选项可用，包括线程栈大小、调度策略和优先级等。设置不同的属性可以改变线程的运行行为。

六、线程取消

控制或终止线程的执行是多线程编程中的重要问题。phtread_create函数创建的线程可以使用pthread_cancel函数来直接取消。一旦取消了一个线程，该线程将立即停止，并且不会继续运行。

pthread_cancel(thread_id);

在线程代码中，可以使用pthread_setcancelstate函数来设置线程是否可以被取消，以及何时可以被取消：

pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);
pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, NULL);

在这个例子中，线程允许被取消，并且取消的请求立即生效。线程可以使用pthread_testcancel函数来检查取消请求的状态。

七、线程同步

多线程应用程序中，需要考虑线程同步问题，以确保线程间相互影响最小化，从而提高程序的运行性能和可靠性。可以使用互斥锁、条件变量等机制来保证线程同步。

八、互斥锁

互斥锁可以确保一次只有一个线程访问共享资源。通常情况下，需要先初始化互斥锁，然后在需要访问共享资源的代码块中加锁，代码块执行完毕后再解锁互斥锁。

pthread_mutex_t my_mutex;
pthread_mutex_init(&my_mutex, NULL);
pthread_mutex_lock(&my_mutex);
// 访问共享资源
pthread_mutex_unlock(&my_mutex);

九、条件变量

条件变量用于线程间的等待和通知，可以通过条件变量来监视共享变量。当共享变量的值发生变化时，可以使用条件变量通知等待线程，从而避免线程不必要的轮询。

pthread_cond_t my_cond;
pthread_cond_init(&my_cond, NULL);
while (not_ready) {
  pthread_cond_wait(&my_cond, &my_mutex);
}

在这个例子中，正在等待变量not_ready变为false。如果它是真的，线程将等待条件满足并锁定my_mutex互斥锁。一旦满足条件，可以调用pthread_cond_signal来通知等待线程：

pthread_mutex_lock(&my_mutex);
not_ready = false;
pthread_cond_signal(&my_cond);
pthread_mutex_unlock(&my_mutex);

十、总结

pthread_create函数是多线程编程中的一个重要函数，它可以创建新的线程，并在其中运行指定的函数。线程同步是多线程编程中的重要问题，需要使用互斥锁和条件变量等机制来解决。使用pthread_cancel函数可以直接取消正在运行的线程。

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