16.POSIX接口 - 线程 - 《RT-Thread编程手册》

线程

线程

线程句柄

    typedef rt_thread_t pthread_t;

pthread_t是rt_thread_t类型的重定义，定义在pthread.h头文件里。rt_thread_t是RT-Thread的线程句柄（或线程标识符），是指向线程控制块的指针。在创建线程前需要先定义一个pthread_t类型的变量。每个线程都对应了自己的线程控制块，线程控制块是操作系统用于控制线程的一个数据结构，它存放了线程的一些信息，例如优先级，线程名称和线程堆栈地址等。线程控制块及线程具体信息在RT-Thread编程手册的线程调度与管理一章有详细的介绍。

创建线程

函数原型

int pthread_create (pthread_t *tid,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start) (void *), void *arg);

     参数    描述

      tid   指向线程句柄(线程标识符)的指针，不能为NULL
 
     attr   指向线程属性的指针，如果使用NULL，则使用默认的线程属性
 
    start   线程入口函数地址
 
      arg   传递给线程入口函数的参数

函数返回

创建成功返回0，参数无效返回EINVAL，如果因为动态分配内存失败则返回ENOMEM。

此函数创建一个pthread线程。此函数会动态分配POSIX线程数据块和RT-Thread线程控制块，并把线程控制块的起始地址（线程ID）保存在参数tid指向的内存里，此线程标识符可用于在其他线程中操作此线程；并把attr指向的线程属性、start指向的线程入口函数及入口函数参数arg保存在线程数据块和线程控制块里。如果线程创建成功，线程立刻进入就绪态，参与系统的调度，如果线程创建失败，则会释放之前线程占有的资源。

关于线程属性及相关函数会在线程高级编程一章里有详细介绍，一般情况下采用默认属性就可以。

注意：创建出pthread线程后，如果线程需要重复创建使用，需要设置pthread线程为detach模式，或者使用pthread_join等待创建后的pthread线程结束。

创建线程示例代码

以下程序会初始化2个线程，它们拥有共同的入口函数，但是它们的入口参数不相同。其他的，它们具备相同的优先级，并以时间片进行轮转调度。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/* 线程控制块 */
static pthread_t tid1;
static pthread_t tid2;
 
/* 函数返回值检查 */
static void check_result(char* str,int result)
{
    if (0 == result)
    {
        printf("%s successfully!\n",str);
    }
    else
    {
        printf("%s failed! error code is %d\n",str,result);
    }    
}
 
/* 线程入口函数*/
static void* thread_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
    int no = (int) parameter; /* 获得线程的入口参数 */
 
    while (1)
    {
        /* 打印输出线程计数值 */
        printf("thread%d count: %d\n", no, count ++);
 
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */
    }
}
 
/* 用户应用入口 */
int rt_application_init()
{
    int result;
 
    /* 创建线程1, 属性为默认值，入口函数是thread_entry，入口函数参数是1 */
    result = pthread_create(&tid1,NULL,thread_entry,(void*)1);
    check_result("thread1 created", result);
 
    /* 创建线程2, 属性为默认值，入口函数是thread_entry，入口函数参数是2 */
    result = pthread_create(&tid2,NULL,thread_entry,(void*)2);
    check_result("thread2 created", result);
 
    return 0;
}

线程脱离

函数原型

    int pthread_detach (pthread_t thread);

     参数    描述

    thread   线程句柄（线程标识符）

函数返回

只返回0，总是成功。

调用此函数，如果pthread线程没有结束，则将thread线程属性的分离状态设置为detached；当thread线程已经结束时，系统将回收pthread线程占用的资源。

使用方法：子线程调用pthread_detach(pthread_self())（pthread_self()返回当前调用线程的线程句柄），或者其他线程调用pthread_detach(thread_id)。关于线程属性的分离状态会在后面详细介绍。

注意：一旦线程属性的分离状态设置为detached，该线程不能被pthread_join()函数等待或者重新被设置为detached。

线程脱离示例代码

以下程序会初始化2个线程，它们拥有相同的优先级，并按照时间片轮转调度。2个线程都会被设置为脱离状态，2个线程循环打印3次信息后自动退出，退出后系统将会自动回收其资源。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/* 线程控制块 */
static pthread_t tid1;
static pthread_t tid2;
 
/* 函数返回值检查 */
static void check_result(char* str,int result)
{
    if (0 == result)
    {
        printf("%s successfully!\n",str);
    }
    else
    {
        printf("%s failed! error code is %d\n",str,result);
    }
}
 
/* 线程1入口函数*/
static void* thread1_entry(void* parameter)
{
    int i;
 
    printf("i'm thread1 and i will detach myself!\n");
    pthread_detach(pthread_self());        /*线程1脱离自己*/
 
    for (i = 0;i < 3;i++)    /* 循环打印3次信息 */
    {
        printf("thread1 run count: %d\n",i);
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */    
    }
 
    printf("thread1 exited!\n");
    return NULL;
}
 
/* 线程2入口函数*/
static void* thread2_entry(void* parameter)
{
    int i;
 
    for (i = 0;i < 3;i++)    /* 循环打印3次信息 */
    {
        printf("thread2 run count: %d\n",i);
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */    
    }
 
    printf("thread2 exited!\n");
    return NULL;
}
/* 用户应用入口 */
int rt_application_init()
{
    int result;
 
    /* 创建线程1,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread1_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid1,NULL,thread1_entry,NULL);
    check_result("thread1 created",result);
 
    /* 创建线程2,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread2_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid2,NULL,thread2_entry,NULL);
    check_result("thread2 created",result);
 
    pthread_detach(tid2);    /* 脱离线程2 */
 
    return 0;
}

等待线程结束

函数原型

    int pthread_join (pthread_t thread, void **value_ptr);

     参数    描述

   thread    线程句柄（线程标识符）
 
 value_ptr    用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值地址，可由函数pthread_join()获取

函数返回

执行成功返回0，线程join自己返回EDEADLK；join一个分离状态为detached的线程返回EINVAL；找不到pthread线程返回ESRCH。

此函数会使调用该函数的线程以阻塞的方式等待线程分离属性为joinable的thread线程运行结束，并获得thread线程的返回值，返回值的地址保存在value_ptr里，并释放thread线程占用的资源。

pthread_join()和pthread_detach()函数功能类似，都是在线程结束后用来回收线程占用的资源。线程不能等待自己结束，thread线程的分离状态必须是joinable，一个线程只对应一次pthread_join()调用。分离状态为joinable的线程仅当有其他线程对其执行了pthread_join()后，它所占用的资源才会释放。因此为了避免内存泄漏，所有会结束运行的线程，分离状态要么已设为detached，要么使用pthread_join()来回收其占用的资源。

等待线程结束示例代码

以下程序代码会初始化2个线程，它们拥有相同的优先级，相同优先级的线程是按照时间片轮转调度。2个线程属性的分离状态为默认值joinable，线程1先开始运行，循环打印3次信息后结束。线程2调用pthread_join()阻塞等待线程1结束，并回收线程1占用的资源，然后线程2每隔2秒钟会打印一次信息。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/* 线程控制块*/
static pthread_t tid1;
static pthread_t tid2;
 
/* 函数返回值检查 */
static void check_result(char* str,int result)
{
    if (0 == result)
    {
        printf("%s successfully!\n",str);
    }
    else
    {
        printf("%s failed! error code is %d\n",str,result);
    }
}
 
/* 线程1入口函数 */
static void* thread1_entry(void* parameter)
{
    int i;
 
    for (int i = 0;i < 3;i++)    /* 循环打印3次信息 */
    {  
        printf("thread1 run count: %d\n",i); 
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */ 
    }
 
    printf("thread1 exited!\n");
    return NULL;
}
 
/* 线程2入口函数*/
static void* thread2_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
    void* thread1_return_value;
 
    /* 阻塞等待线程1运行结束 */
    pthread_join(tid1, NULL);
 
    /* 线程2打印信息开始输出 */    
    while(1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread2 run count: %d\n",count ++);
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */
    }
 
    return NULL;
}
 
/* 用户应用入口 */
int rt_application_init()
{
    int result;
    /* 创建线程1,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread1_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid1,NULL,thread1_entry,NULL);
    check_result("thread1 created",result);
 
    /* 创建线程2,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread2_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid2,NULL,thread2_entry,NULL);
    check_result("thread2 created",result);
 
    return 0;
}

线程退出

函数原型

    void pthread_exit(void *value_ptr);

     参数    描述

 value_ptr    用户定义的指针，用来存储被等待线程的返回值地址，可由函数pthread_join()获取

函数返回

此函数没有返回值。

pthread线程调用此函数会终止执行，如同进程调用exit()函数一样，并返回一个指向线程返回值的指针。线程退出由线程自身发起。

注意：若线程的分离状态为joinable，线程退出后该线程占用的资源并不会被释放，必须调用pthread_join()函数释放线程占用的资源。

线程退出示例代码

这个程序会初始化2个线程，它们拥有相同的优先级，相同优先级的线程是按照时间片轮转调度。2个线程属性的分离状态为默认值joinable，线程1先开始运行，打印一次信息后休眠2秒，之后打印退出信息然后结束运行。线程2调用pthread_join()阻塞等待线程1结束，并回收线程1占用的资源，然后线程2每隔2秒钟会打印一次信息。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/* 线程控制块 */
static pthread_t tid1;
static pthread_t tid2;
 
/* 函数返回值核对函数 */
static void check_result(char* str,int result)
{
    if (0 == result)
    {
        printf("%s successfully!\n",str);
    }
    else
    {
        printf("%s failed! error code is %d\n",str,result);
    }
}
 
/* 线程1入口函数*/
static void* thread1_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
    while(1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread1 run count: %d\n",count ++);
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */
        printf("thread1 will exit!\n");
 
        pthread_exit(0);    /* 线程1主动退出 */
    }
}
 
/* 线程2入口函数*/
static void* thread2_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
 
    /* 阻塞等待线程1运行结束 */
    pthread_join(tid1,NULL);
    /* 线程2开始输出打印信息 */
    while(1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread2 run count: %d\n",count ++);
        sleep(2);    /* 休眠2秒 */
    }            
}
 
/* 用户应用入口 */
int rt_application_init()
{
    int result;
 
    /* 创建线程1,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread1_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid1,NULL,thread1_entry,NULL);
    check_result("thread1 created",result);
 
    /* 创建线程2,属性为默认值，分离状态为默认值joinable,
     * 入口函数是thread2_entry，入口函数参数为NULL */
    result = pthread_create(&tid2,NULL,thread2_entry,NULL);
    check_result("thread2 created",result);
 
    return 0;
}