C/C++教學

C/C++ Linux/Unix pthread 建立多執行緒用法與範例

本篇 ShengYu 要介紹 C/C++ Linux/Unix pthread 建立多執行緒用法與範例，

  • pthread 建立新 thread 來執行一個函式
  • pthread 建立新 thread 來執行一個函式，且帶入參數
  • pthread 建立新 thread 來執行一個類別函式
  • pthread detach 不等待 thread 執行結束
  • pthread 用陣列建立多個 thread

pthread 建立新 thread 來執行一個函式

pthread 要建立新 thread 的話使用的函式為 pthread_create，
第三個參數為執行緒的函式指標，要注意的是 foo 的函式參數與回傳值類型要符合 pthread_create 的規定，
最後需要使用 pthread_join 來等待 t1 執行完成，這表示主執行緒會停在這一行，直到 t1 thread 執行完成才會往下繼續執行，

cpp-pthread_create.cpp
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// g++ cpp-pthread_create.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

void * foo(void *arg) {
    cout << "foo\n";
    pthread_exit(NULL);
    cout << "foo 2\n";
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1;
    if (pthread_create(&t1, NULL, foo, NULL) != 0) {
        cerr << "Error: pthread_create\n";
    }

    pthread_join(t1, NULL);

    return 0;
}

輸出結果如下，

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foo

pthread 建立新 thread 來執行一個函式，且帶入參數

這邊示範 pthread 建立新 thread 如何傳遞參數，分別是傳字串跟傳整數，

cpp-pthread_create2.cpp
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// g++ cpp-pthread_create2.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

void * foo(void *arg) {
    cout << "foo, " << (char *)arg << "\n";
    return NULL;
}

void * bar(void *arg) {
    int *n = (int *)arg;
    cout << "bar, " << *n << "\n";
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1;
    if (pthread_create(&t1, NULL, foo, (void *)"foo thread") != 0) {
        cerr << "Error: pthread_create\n";
    }

    pthread_t t2;
    int n = 10;
    if (pthread_create(&t2, NULL, bar, &n) != 0) {
        cerr << "Error: pthread_create\n";
    }

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);

    return 0;
}

輸出結果如下，

1
2
foo, foo thread
bar, 10

pthread 建立新 thread 來執行一個類別函式

這邊示範 pthread_create() 在 class 裡建立 thread，並指定成員函式為 FOO::run()，FOO::run() 需要宣告成 static，可參考下面範例的兩種方式寫法，

cpp-pthread_create-class.cpp
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// g++ cpp-pthread_create-class.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

class FOO {
public:
    FOO(int id) {
        this->id = id;
        cout << "FOO id = " << id << "\n";
    }

    void create_thread() {
        if (pthread_create(&t1, NULL, run, this) != 0) {
            cerr << "Error: pthread_create\n";
        }
    }

    void join_thread() {
        pthread_join(t1, NULL);
    }
private:
    //static void * run(void *arg);
    static void * run(void *arg) {
        FOO *self = (FOO *)arg;
        cout << "run id = " << self->id << "\n";

        return NULL;
    }

    pthread_t t1;
    int id;
};

/*void * FOO::run(void *arg) {
    FOO *self = (FOO *)arg;
    cout << "run id = " << self->id << "\n";

    return NULL;
}*/

int main() {
    FOO foo(1);
    foo.create_thread();

    foo.join_thread();

    return 0;
}

結果輸出如下，

1
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FOO id = 1
run id = 1

跟上例不同，這邊示範 pthread_create() 在 class 外建立 thread，並指定成員函式為 FOO::run()，

cpp-pthread_create-class2.cpp
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// g++ cpp-pthread_create-class2.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

class FOO {
public:
    FOO(int id) {
        this->id = id;
        cout << "FOO id = " << id << "\n";
    }

    //static void * run(void *arg);
    static void * run(void *arg) {
        FOO *self = (FOO *)arg;
        cout << "run id = " << self->id << "\n";

        return NULL;
    }
private:
    int id;
};

/*void * FOO::run(void *arg) {
    FOO *self = (FOO *)arg;
    cout << "run id = " << self->id << "\n";

    return NULL;
}*/

int main() {
    FOO foo(1);
    pthread_t t1;
    if (pthread_create(&t1, NULL, FOO::run, &foo) != 0) {
        cerr << "Error: pthread_create\n";
    }

    pthread_join(t1, NULL);

    return 0;
}

結果輸出同上。

pthread detach 不等待 thread 執行結束

如果主執行緒不想等或是可以不用等待 t1 執行緒的話，
就可以使用 pthread_detach() 來讓 t1 執行緒分離，接著主執行緒就可以繼續執行，t1執行緒也在繼續執行，
也可以在 foo 裡使用 pthread_detach() 使用 pthread_self() 傳入自身的 pthread_t 即可，

cpp-pthread_create-detach.cpp
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// g++ cpp-pthread_create-detach.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h> // for sleep
using namespace std;

void * foo(void *arg) {
    // pthread_detach(pthread_self());
    cout << "foo 1\n";
    sleep(1);
    cout << "foo 2\n";
    //pthread_exit(NULL);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1;
    if (pthread_create(&t1, NULL, foo, NULL) != 0) {
        cerr << "Error: pthread_create\n";
    }
    cout << "main 1\n";
    pthread_detach(t1);
    cout << "main 2\n";
    return 0;
}

輸出結果如下，

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main 1
main 2
foo 1

pthread 用陣列建立多個 thread

這邊示範用陣列建立多個 thread，傳入的參數也變成陣列各自獨立，

cpp-pthread_create-array.cpp
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// g++ cpp-pthread_create-array.cpp -o a.out -pthread
#include <iostream>
#include <pthread.h>
using namespace std;

void * foo(void *arg) {
    int n = *(int *)arg;
    //cout << "foo, n=" << n << "\n" << endl;
    printf("foo, n=%d\n", n);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[3];
    int args[3];
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        args[i] = i;
        if (pthread_create(&threads[i], NULL, foo, &args[i]) != 0) {
            cerr << "Error: pthread_create\n";
        }
    }

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    return 0;
}

執行結果如下，

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foo, n=1
foo, n=0
foo, n=2

以上就是 C/C++ Linux/Unix pthread 建立多執行緒用法與範例介紹，
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