2022年多线程编程实例 .pdf

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1、编写 Linux 下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h ，连接时需要使用库libpthread.a 。函数 pthread_create 用来创建一个线程，它的原型为：extern int pthread_create _P (pthread_t *_thread, _const pthread_attr_t *_attr, void *(*_start_routine) (void *), void *_arg); 第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。当创建线程成功时，函数返回 0，若不为

2、 0 则说明创建线程失败。函数 pthread_join 用来等待一个线程的结束。函数原型为：extern int pthread_join _P (pthread_t _th, void *_thread_return); 第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数 pthread_exit 来实现。它的函数原型为：

3、extern void pthread_exit _P (void *_retval) _attribute_ (_noreturn_); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 最简单的线程程序：/* example.c*/ #include #include void thread(void) int i; for(i=0;i3;i+) printf(This is a pthread.n); int main(v

4、oid) pthread_t id; int i,ret; ret=pthread_create (&id,NULL,(void *) thread,NULL); if(ret!=0) printf (Create pthread error!n); exit (1); for(i=0;i3;i+) printf(This is the main process.n); pthread_join (id,NULL); return (0); 输出是什么样子？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -

5、 - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 和进程相比，线程的最大优点之一是数据的共享性，各个进程共享父进程处沿袭的数据段，可以方便的获得、 修改数据。但这也给多线程编程带来了许多问题。我们必须当心有多个不同的线程访问相同的变量。许多函数是 不可重入 的，即同时不能运行一个函数的多个拷贝（除非使用不同的数据段）。在函数中声明的静态变量 常常带来问题，函数的返回值 也会有问题。因为如果返回的是函数内部静态声明的空间的地址，则在一个线程调用该函数得到地址后使用该地址指向的数据时，别的线程可能调用此函数并修改了这一段数据。在进程中共享的变量必须用关键字volati

6、le来定义，这是为了防止编译器在优化时（如gcc 中使用 -OX 参数）改变它们的使用方式。为了保护变量，我们必须使用信号量、互斥 等方法来保证我们对变量的正确使用。int square(volatile int *ptr) return *ptr * *ptr; 这个程序有什么错误？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 这段代码的目的是用来返指针*ptr 指向值的平方，但是，由于*ptr 指向一个 volatile

7、 型参数，编译器将产生类似下面的代码：int square(volatile int *ptr) int a,b; a = *ptr; b = *ptr; return a * b; 由于 *ptr 的值可能被意想不到地改变，因此a 和 b 可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：long square(volatile int *ptr) int a; a = *ptr; return a * a; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4

8、 页，共 11 页 - - - - - - - - - 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。必要性显而易见：假设各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。下面一段代码是一个读/写程序， 它们公用一个缓冲区，并且我们假定一个缓冲区只能保存一条信息。即缓冲区只有两个状态：有信息或没有信息。void reader_function ( void ); void writer_function ( void ); char buffer; int buffer_has_item=0; pthread_mutex_t mutex; struct timespec d

9、elay; void main ( void ) pthread_t reader; /* 定义延迟时间 */ delay.tv_sec = 2; delay.tv_nec = 0; /* 用默认属性初始化一个互斥锁对象*/ pthread_mutex_init (&mutex,NULL); pthread_create(&reader, pthread_attr_default, (void *)&reader_function), NULL); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

10、 - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - writer_function( ); void writer_function (void) while(1) /* 锁定互斥锁 */ pthread_mutex_lock (&mutex); if (buffer_has_item=0) buffer=make_new_item( ); buffer_has_item=1; /* 打开互斥锁 */ pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_delay_np(&delay); 读操作如何实现？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

11、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - void reader_function(void) while(1) pthread_mutex_lock(&mutex); if(buffer_has_item=1) consume_item(buffer); buffer_has_item=0; pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_delay_np(&delay); 信号量被用来控制对公共资源的访问。当公共资源增加时，调用函数

12、sem_post（）增加信号量。只有当信号量值大于时，才能使用公共资源，使用后，函数sem_wait（）减少信号量。下面我们逐个介绍和信号量有关的一些函数，它们都在头文件 /usr/include/semaphore.h中定义。P: ？V: ？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。函数 sem_init（）用来初始化一个信号量。它的原型为：extern in

13、t sem_init _P (sem_t *_sem, int _pshared, unsigned int _value); sem 为指向信号量结构的一个指针；pshared 不为时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享； value 给出了信号量的初始值。函数 sem_post( sem_t *sem ) 用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。函数 sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量 sem 的值大于 0，解除阻塞后将sem 的值减一，表明公共资

14、源经使用后减少。函数 sem_destroy(sem_t *sem) 用来释放信号量sem。下面我们来看一个使用信号量的例子。在这个例子中，一共有 4 个线程，其中两个线程负责从文件读取数据到公共的缓冲区，另两个线程从缓冲区读取数据作不同的处理（加和乘运算）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - /* File sem.c */ #include #include #include #define MAXSTACK

15、100 int stackMAXSTACK2; int size=0; sem_t sem; /* 从文件 1.dat 读取数据，每读一次，信号量加一*/ void ReadData1(void) FILE *fp=fopen(1.dat,r); while(!feof(fp) fscanf(fp,%d %d,&stacksize0,&stacksize1); sem_post(&sem); +size; fclose(fp); /* 从文件 2.dat 读取数据 */ void ReadData2(void) FILE *fp=fopen(2.dat,r); while(!feof(fp)

16、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - fscanf(fp,%d %d,&stacksize0,&stacksize1); sem_post(&sem); +size; fclose(fp); /* 阻塞等待缓冲区有数据，读取数据后，释放空间，继续等待*/ void HandleData1(void) while(1) sem_wait(&sem); printf(Plus:%d+%d=%dn,stacksize0,s

17、tacksize1,stacksize0+stacksize1); -size; void HandleData2(void) while(1) sem_wait(&sem); printf(Multiply:%d*%d=%dn,stacksize0,stacksize1, 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - stacksize0*stacksize1); -size; int main(void) pthrea

18、d_t t1,t2,t3,t4; sem_init(&sem,0,0); pthread_create(&t1,NULL,(void *)HandleData1,NULL); pthread_create(&t2,NULL,(void *)HandleData2,NULL); pthread_create(&t3,NULL,(void *)ReadData1,NULL); pthread_create(&t4,NULL,(void *)ReadData2,NULL); /* 防止程序过早退出，让它在此无限期等待*/ pthread_join(t1,NULL); 生产者 -消费者？使用pthread 在线程之间实现。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -