深入了解pthread_create()

pthreads是一種POSIX線程庫標準，可以在多個系統中使用。在C和C++中使用pthread庫以及pthread_create函數來創建和控制線程。

一、pthread_create()介紹

pthread_create()函數用於創建一個線程。這個函數被大多數POSIX線程庫實現支持。這個函數的原型如下：

    #include <pthread.h>

    int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                    void *(*start_routine) (void *), void *arg);

pthread_create()的參數:

• thread: 指向pthread_t類型的指針，返回線程的真實標識符。
• attr(Optional): 線程屬性。
• start_routine: 指向線程執行的函數。線程函數的類型為 void *(*start_routine) (void *arguments),其中arguments是傳遞給該線程函數的參數。
• arg: 傳遞給線程函數的參數。

二、創建線程的方法

1. 傳遞函數指針

我們可以像下面這樣定義一個線程函數：

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>

    void* threadFunc1() {
        printf("Hello, this is threadFunc1\n");
        pthread_exit(NULL);
    }

    int main() {
        pthread_t thread1;
        printf("Before creating thread\n");
        pthread_create(&thread1, NULL, threadFunc1, NULL);
        printf("After creating thread\n");
        pthread_exit(NULL);
    }

運行結果：

    Before creating thread
    After creating thread
    Hello, this is threadFunc1

2. 傳遞一個對象提供線程函數訪問

如下示例代碼，我們可以定義一個結構，並將結構作為參數傳遞給線程函數。

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>

    struct thread_data {
        int thread_id;
        char *message;
    };

    void* threadFunc2(void *args) {
        struct thread_data *data = (struct thread_data *) args;
        printf("Thread ID: %d\n", data -> thread_id);
        printf("Message: %s\n", data -> message);
        pthread_exit(NULL);
    }

    int main() {
        pthread_t thread2;
        struct thread_data data;
        data.thread_id = 123;
        data.message = "Hello, this is threadFunc2";
        printf("Before creating thread\n");
        pthread_create(&thread2, NULL, threadFunc2, (void *) &data);
        printf("After creating thread\n");
        pthread_exit(NULL);
    }

運行結果：

    Before creating thread
    After creating thread
    Thread ID: 123
    Message: Hello, this is threadFunc2

三、線程屬性

可以使用pthread_attr_init()函數來初始化一個線程屬性對象，然後使用這個線程屬性對象來設置線程的屬性。以下示例代碼展示如何使用pthread_attr_setdetachstate()設置線程的分離屬性。

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>

    void* threadFunc3() {
        printf("Hello, this is threadFunc3\n");
        pthread_exit(NULL);
    }

    int main() {
        pthread_t thread3;
        pthread_attr_t attr;
        pthread_attr_init(&attr);
        pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
        printf("Before creating thread\n");
        pthread_create(&thread3, &attr, threadFunc3, NULL);
        printf("After creating thread\n");
        pthread_attr_destroy(&attr);
        pthread_exit(NULL);
    }

運行結果：

    Before creating thread
    After creating thread
    Hello, this is threadFunc3

四、線程ID和join()

每個線程都有一個唯一標識符的線程ID，可以使用pthread_self()函數獲取當前線程的ID。

可以使用pthread_join()來等待線程終止。和wait()函數類似，pthread_join()會阻塞調用者直到指定的線程終止。以下示例代碼在創建線程後等待線程終止。

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>

    void* threadFunc4() {
        printf("Hello, this is threadFunc4\n");
        pthread_exit(NULL);
    }

    int main() {
        pthread_t thread4;
        printf("Before creating thread\n");
        pthread_create(&thread4, NULL, threadFunc4, NULL);
        printf("After creating thread\n");
        pthread_join(thread4, NULL);
        pthread_exit(NULL);
    }

運行結果：

    Before creating thread
    After creating thread
    Hello, this is threadFunc4

五、總結

pthreads是一種POSIX線程庫標準，可以在多個系統中使用。pthread_create()函數用於創建一個線程。可以傳遞函數指針或一個對象作為參數傳遞，也可以設置線程屬性和獲取線程ID。我們可以使用pthread_join()來等待線程終止。對於多線程編程，合理的控制線程並發和同步是很重要的。