C - pthread & fork 多線程

使用多CPU，同時執行另一個行程的方法有 pthread、fork

pthread

跟主行程共用同一組全域變數，也與主行程的 pid 相同（編譯時需要加上 -pthread）

定義

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict thread,
                   const pthread_attr_t *restrict attr,
                   void *(*start_routine)(void *),
                   void *restrict arg);             // 建立 thread
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);  // 等待指定的 thread ID 結束，並接收回傳值
pthread_t pthread_self(void);   // 回傳目前的 thread ID
void pthread_exit(void *retval);// 在主行程執行，會等待所有 thread 結束後，主行程才結束 （參數傳入 NULL 即可）
                                  // 在子行程執行，結束這個 thread，並傳回值

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

 基本用法

void *func(void *param) {
    pthread_t tid = pthread_self();
    pthread_exit("returnValue");
    return NULLL;
}
int main(int argc, char **argv) {
    char *param = "args";
    char *retVal = NULL;
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, (void *)func, param);
    pthread_join(&tid, &retVal);
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

取得pid

getpid()                        // 會取到跟主行程一樣的pid

pthread_self()              // 會取到 thread id 而不是 pid

gettid()                        // 我的機器無法使用

syscall(SYS_gettid)    // 最後用這個成功了 (要 #include <sys/syscall.h>)

syscall(__NR_gettid)  // 這個也可以

fork

會完整複製一份目前的所有記憶體，所以就算跟主行程更改到相同的變數名稱，也不會互相影響。並與主行程的 pid 不同。

定義

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);

基本用法 

pid_t ret;
if(!(ret = fork())) {
    // 呼叫成功，這裡已經是另一個子行程了
} else if(ret < 0) {
    // 呼叫失敗
} else if(ret > 0) {
    // 呼叫成功，這裡為主行程（父行程），ret為子行程的pid
}

switch (fork()) {
case -1: /* Something went wrong */
    exit(-1);
case 0: /* Child: close off stdout, stdin and stderr */
    close(0);
    close(1); /* stdout */
    close(2);
    setsid();
    _main();
    break;
default: /* Parent: Just exit */
    exit(0);
}

注意事項

如果父行程比子行程先結束，子行程狀態會被改為 Z (Zombie)

使用 wait(等待子行程結束) 或 signal(處理 SIGCHLD) 可解決此情況

static void sig_handler(int sig) {
    int retval;
    if (sig == SIGCHLD){
        // 等待子行程的結束狀態
        wait(&retval);
        printf("CATCH SIGNAL PID=%d\n",getpid());
    }
}
int main(int argc, char **argv) {
    // 設定 signal 接收 SIGCHLD 信號
    signal(SIGCHLD, sig_handler);
    pid_t ret;
    if(!(ret = fork())) {
        // 呼叫成功，這裡已經是另一個子行程了
    }
}

另外附上 - Linux通過進程查看線程的方法

(1). htop 按 t (顯示進程線程嵌套關係)和 H (顯示線程) ，然後 F4 過濾進程名。

(2). ps -eLf | grep java (快照，帶線程命令，e 是顯示全部進程，L 是顯示線程，f 全格式輸出) 

(3). pstree -p <pid> (顯示進程樹，不加 pid 顯示所有) 

(4). top -Hp <pid> (實時) 

(5). ps -T -p <pid> (快照)