【linux c多线程】线程的创建，线程信息的获取，获取线程返回值

随着硬件技术的持续发展，它们对一般应用的性能优化能力越来越强，同时对于服务器软件的开发，提出更高要求，要想达到极高的并发和性能，就需要充分利用当前硬件架构的特点，对它们进行压榨。那么，我们的应用至少也是要采用多任务架构，不管是多线程还是多进程的多任务架构，才可以充分利用硬件的资源，达到高效的处理能力。

当然多任务框架的采用，不仅仅是多线程的执行，需要对多任务下带来的问题进行处理，如任务执行返回值获取，任务间数据的传递，任务执行次序的协调；当然也不是任务越多处理越快，要避免线程过多导致操作系统夯住，也要防止任务空转过快导致CPU使用率飙高。

本专栏主要介绍使用多线程与多进程模型，如何搭建多任务的应用框架，同时对多任务下的数据通信，数据同步，任务控制，以及CPU core与任务绑定等相关知识的分享，让大家在实际开发中轻松构建自已的多任务程序。

概述
本文主要分享多线程的创建，退出，以及线程属性的设置，线程执行返回等相关posix API，以及流程。

在多任务架构搭建中，常常使用多线程方式，因为线程相较于进程，是一种轻量级的任务，也是最小的任务单元，还有一个关键点是，线程间的通信方式更加灵活和方便，相反的进程间通信就必须要借助内核手段。

线程的使用流程，主要包括线程的创建启动，线程的退出，线程任务返回值获取，线程信息的管理等几方面。

在linux中我们采用posix线程库进行介绍，在编译时需要增加 -lpthread，头文件需要包括 # include <pthread.h>。

线程介绍
我们已经知道线程是一种轻量级的任务单元，它是在进程中创建，共享当前进程的内存上下文，也就是说线程是在进程的控制之下，进程不存在时，线程也就会退出，这就是“皮之不存，毛将焉附”。

另外一个重要特点是，线程的内存模型，同一进程中的所有线程共享当前进程的内存空间，这就是说不同线程对全局变量的修改，都是相互可以看到的，动态内存申请的内存也是可以相互传递的，同时局部静态变量也是共享的。

创建线程
在linux 创建线程，需要指定线程的描述符，线程的任务执行函数，以及它的入参，当然也可以对线程的属性进行设置。

创建线程的函数
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
                          const pthread_attr_t *restrict attr,
                          void *(*start_routine)(void *),
                          void *restrict arg);

参数说明
thread, 线程描述符，记录线程句标识；
attr, 线程属性，可以线程行为进行控制；

start_routine, 线程执行的主函数；声明格式为 void * func(void *pointer);

arg, 主函数的入参，因为主函数是由线程调度程序自动调用的，参数必须在创建时指定。

退出线程
线程的退出，可以通过以下几种方式：

start_routine 线程执行函数正常返回，如函数完成时执行return ；
调用线程退出函数 pthread_exit， 这相当于执行函数提前退出；
使用线程控制函数 pthread_cancel，让某一线程退出；
线程所在的进程退出，或者调用exit，或者主函数main返回了，这都会导致该进程下的所有线程退出。
获取返回值
很多时候，线程执行结束后，都会带有返回值，调用者需要根据返回值决定任务执行的情况，如何获取线程执行函数的返回值呢？

同一进程下的各线程间的关系是平等的，只要知道了线程的标识后，调用下面的函数就可以获取对方的返回值。

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数说明
thread, 线程的标识，创建线程时会得到；
retval， 返回码；由pthread_exit或者return 返回；

函数说明
调用者调用此函数后会被阻塞，至到thread标识的线程返回为止。

线程信息
线程在创建以后，除了调用者可以获取线程标识外，线程本身也可以通过函数获取自己的标识。

#include<pthread.h>
pthread_t pthread_self(void)

示例代码
示例代码位置

multipleThreads/example_01

threadCreate.c
Makefile 

代码如下：

/* 
 * created by senllang 2023/12/24 
 * mail : study@senllang.onaliyun.com 
 * Copyright (C) 2023-2023, senllang
 */
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void *thread(void *arg) 
{
  char *ret;
  printf("thread() entered with argument '%s'\n", arg);
  if ((ret = (char*) malloc(20)) == NULL) 
  {
    perror("malloc() error");
    exit(2);
  }

  strcpy(ret, "This is a test");
  pthread_exit(ret);
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{
  pthread_t thid;
  void *ret;

  if (pthread_create(&thid, NULL, thread, "thread 1") != 0) 
  {
    perror("pthread_create() error");
    exit(1);
  }

  if (pthread_join(thid, &ret) != 0) 
  {
    perror("pthread_create() error");
    exit(3);
  }

  printf("thread exited with '%s'\n", ret);
}

编译时，需要在加上线程库 lpthread ，运行结果如下：

[senllang@hatch example_01]$ ll
total 8
-rw-r--r--. 1 senllang develops 1265 Dec 24 20:32 Makefile
-rw-r--r--. 1 senllang develops  781 Dec 24 20:33 threadCreate.c
[senllang@hatch example_01]$ make
gcc  -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g -c threadCreate.c
gcc  -I./ -DTEST_PRO -lpthread -g *.o -o hatch-0-01
[senllang@hatch example_01]$ ll
total 40
-rwxr-xr-x. 1 senllang develops 21368 Dec 24 20:34 hatch-0-01
-rw-r--r--. 1 senllang develops  1265 Dec 24 20:32 Makefile
-rw-r--r--. 1 senllang develops   781 Dec 24 20:33 threadCreate.c
-rw-r--r--. 1 senllang develops  7600 Dec 24 20:34 threadCreate.o
[senllang@hatch example_01]$ ./hatch-0-01 
thread() entered with argument 'thread 1'
thread exited with 'This is a test'

总结
本文重点分享了线程的创建使用，在main中需要等待线程的结束，因为它是当前进程的主线程，如果它提前结束，由它创建的所有线程也会提前结束，所以它需要等待所有线程结束之后，才能退出。