7.线程的基本概念

- - **1. 线程的基本概念**
  - **2. 线程与进程的区别**
  - **3. 线程的创建与回收**
  - **4. 线程的参数传递与返回值**
  - **5. 线程的分离属性**
  - **6. 线程的清理函数**
  - **7. 线程与进程的对比**
  - **8. 练习与作业**
  - **9. 总结**

1. 线程的基本概念

线程：线程是轻量级进程，是进程中的多个任务。线程是系统中最小的执行单位。
进程：进程是系统中最小的资源分配单位。
线程的优点：
- 比多进程节省资源。
- 线程可以共享变量。
线程的缺点：
- 稳定性比进程稍差。
- 调试相对麻烦（如使用gdb调试线程时需要使用info thread等命令）。

2. 线程与进程的区别

资源：
- 线程共享进程的资源（如内存、文件描述符等）。
- 线程也有部分私有资源（如栈、寄存器等）。
- 进程间只有私有资源，没有共享资源。
空间：
- 进程空间独立，进程间不能直接通信。
- 线程共享进程的地址空间，线程间可以直接通信。

3. 线程的创建与回收

线程创建：
- 函数原型：int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- 功能：创建一个线程。
- 参数：
  - thread：线程ID，由函数返回。
  - attr：线程属性，通常为NULL（默认属性）。
  - start_routine：线程执行的函数（回调函数）。
  - arg：传递给回调函数的参数。
- 返回值：成功返回0，失败返回错误码。
线程ID：
- 函数原型：pthread_t pthread_self(void);
- 功能：获取当前线程的ID。
- 返回值：当前线程的ID。
线程退出：
- 自行退出：
  - 函数原型：void pthread_exit(void *retval);
  - 功能：线程自行退出，并返回一个状态值。
  - 参数：retval：线程退出时返回的状态值。
- 强制退出：
  - 函数原型：int pthread_cancel(pthread_t thread);
  - 功能：强制结束指定线程。
  - 参数：thread：要结束的线程ID。
  - 返回值：成功返回0，失败返回错误码。
线程回收：
- 函数原型：int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
- 功能：回收指定线程的资源，并获取其退出状态。
- 参数：
  - thread：要回收的线程ID。
  - retval：存储线程退出状态的指针。
- 返回值：成功返回0，失败返回错误码。

4. 线程的参数传递与返回值

传递参数：
- 传递整数、字符串、结构体等数据。
- 示例：
```
pthread_create(&tid, NULL, fun, (void *)&arg);
```

返回值：

通过pthread_exit返回一个指针，主线程通过pthread_join获取该指针。

示例：

void *fun(void *arg) {
    int *ret = malloc(sizeof(int));
    *ret = 10;
    pthread_exit(ret);
}

void *retval;
pthread_join(tid, &retval);
int result = *(int *)retval;

5. 线程的分离属性

设置分离属性：

分离属性的线程在结束时自动回收资源，无需pthread_join。

方法1：使用pthread_attr_setdetachstate：

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_create(&tid, &attr, fun, NULL);
pthread_attr_destroy(&attr);

方法2：使用pthread_detach：
```
pthread_detach(tid);
```

6. 线程的清理函数

注册清理函数：
- 函数原型：void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);
- 功能：注册线程退出时执行的清理函数。
- 参数：
  - routine：清理函数。
  - arg：传递给清理函数的参数。
调用清理函数：
- 函数原型：void pthread_cleanup_pop(int execute);
- 功能：调用清理函数。
- 参数：execute：非0表示执行清理函数，0表示不执行。

7. 线程与进程的对比

功能	进程	线程
创建	`fork`	`pthread_create`
获取ID	`getpid`	`pthread_self`
退出	`exit`	`pthread_exit`
回收资源	`wait` / `waitpid`	`pthread_join`
强制终止	`kill`	`pthread_cancel`
清理函数	`atexit`	`pthread_cleanup_push`