【Linux笔记】——Linux线程封装

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🌹往期回顾🌹：【Linux笔记】——Linux线程控制创建、终止与等待|动态库与内核联动
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一、线程封装简介
二、线程封装源码
三、线程封装类
- 线程创建与启动
- 线程终止
- 线程分离
- 线程回收

一、线程封装简介

在Linux环境下，线程操作是并发编程的核心之一。为了简化线程的创建、管理以及资源回收，实现了一个基于pthread库(原生线程库)的线程封装类。该封装类提供了线程的创建、启动、终止、分离和回收等功能，极大的简化了多线程编程的复杂性。

核心功能

线程的创建与启动
通过Start()方法创建并启动线程，线程的执行函数通过包装器function<void()>类型传入，提供了灵活的函数调用方式。
线程终止
Stop方法用于终止正在运行的线程，确保线程资源的及时释放。
线程分离
Detach方法将线程设置为分离状态，分离后的线程在终止时会自动释放资源，无需显示的回收。
线程回收
join方法用于等待线程结束并回收其资源，适用于未分离的线程。

都是使用pthread库内函数实现简单封装这个线程类。

二、线程封装源码

#ifndef _THREAD_HPP_
#define _THREAD_HPP_#include <iostream>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <functional>
#include <pthread.h>
using namespace std;namespace Threaddemo
{static uint32_t number=1;class Thread{using func_t=function<void()>;public:Thread(func_t func):_tid(0),_isrunning(false),_isdetach(false),_func(func){_name="thread-"+to_string(number++);}void EnableRunning(){_isrunning=true;}void EnableDetach(){_isdetach=true;}static void* routine(void* args){Thread* self=static_cast<Thread*>(args);self->EnableRunning();if (self->_isdetach)self->Detach();pthread_setname_np(self->_tid, self->_name.c_str());self->_func();return nullptr;}bool Start(){if(_isrunning)return false;int n=pthread_create(&_tid,nullptr,routine,this);//if(n!=0){cerr<<"线程创建出现错误"<<strerror(n)<<endl;return false;}else{cout<<"线程创建成功"<<endl;return true;}}bool Stop() //终止线程{if(_isrunning){int n=pthread_cancel(_tid);if(n!=0){cerr<<"线程终止失败"<<strerror(n)<<endl;return false;}else{cout<<"线程终止"<<endl;return true;}}return false;}void Detach()   //分离线程{if(_isdetach)return;if(_isrunning){pthread_detach(_tid);}EnableDetach();}void Join()     //回收线程{if(_isdetach){cout<<"已经分离,不能回收"<<endl;}int n=pthread_join(_tid,nullptr);if(n!=0){cerr<<"线程回收失败"<<strerror(n)<<endl;}else{cout<<"线程回收成功"<<endl;}}~Thread(){}private:pthread_t _tid;bool _isrunning;bool _isdetach;string _name;func_t _func;};
}
#endif

三、线程封装类

Thread类，私有成员线程id，判断用的_isrunning判断线程是否启动，_isdetach判断线程是否分离。_name构造这个类的时候搞个字符串记录一下，标识。_func是函数指针类型的对象，变量 _func 可以存储任何符合 func_t 签名的函数指针，用来作为回调函数传入，比如线程启动函数、任务执行函数等(这个玩意非常好用，分层很好使)。

Thread(func_t func): _tid(0), _isrunning(false), _isdetach(false), _func(func){_name = "thread-" + to_string(number++);}

构造这个线程类

线程创建与启动

    static void *routine(void *args){Thread *self = static_cast<Thread *>(args);self->EnableRunning();if (self->_isdetach)self->Detach();pthread_setname_np(self->_tid, self->_name.c_str());self->_func();return nullptr;}bool Start() // 线程创建与启动{if (_isrunning)return false;int n = pthread_create(&_tid, nullptr, routine, this); //if (n != 0){cerr << "线程创建出现错误" << strerror(n) << endl;return false;}else{cout << "线程创建成功" << endl;return true;}}

这里是创建线程的经典操作，但是我们发现这个void *routine前面怎么加了个static啊成了静态函数了，pthred_create函数最后一个参数最后怎么是this指针啊？

我们知道要想调用类内普通成员函数，必须通过对象调用这个成员函数，加了static的成员函数不依赖于类的对象，也就不需要this指针。这个routine底层是Thread::routine(Thread* this,void* arg),也就是说这个函数多一个默认的this指针参数，和pthread_create()要求的额(void* ->void*)完全不匹配，编译报错或强转后出bug。
所以加static，让它成为静态成员函数不依赖于this指针，可以当作函数指针传入pthread_create，抹油默认参数，就不会报错了。妙就妙在在pthread_create中第四个参数传入this，然后传入routine()中再传回去，这样routine就又拿到了对象指针。然后就可以继续访问对象的成员函数了。

加 static 是为了匹配 pthread 的函数指针要求，传 this 是为了绕回来访问类的成员。

在这里插入图片描述

在static void *routine(void *args)函数中， self->_func();构造的时候func_t是一个函数指针类型的别名，定义为std::function<void()>表示一个返回类型为void，无参数的函数类型。这就是一个回调函数，说白了就是任务在上层执行完然后把返回值返回来。
在这里插入图片描述

_func 是一个函数对象，用来存储线程要执行的任务代码。routine() 中调用它，就等于“开始执行这个线程的工作”，这也是为什么 std::function<void()> 是多线程封装中最常用的任务抽象。

顺便聊一下这里的lambda表达式

Thread t([](){int cnt=5;while(cnt--){cout<<"我是一个新线程"<<endl;}});

这是这个线程封装的lambda表达式，比较简单，没有捕捉对象和传参，因为function中是void类型。下面我搞个别的lambda表达式在这里聊一下语法。

    // 3. 服务器层unique_ptr<Tcpserver> tsvr = make_unique<Tcpserver>(port,[&protocol](shared_ptr<Socket> &sock, InetAddr &client){protocol->GetRequest(sock, client);});

这里unique_ptr和make_unique都是智能指针的一套流程，通过指针来实例对象。这里是创建服务器，是服务器类也就是类型，port是参数，前面的不过多赘述了，以后会聊。[]里面的是对对象进行捕捉，()里的内容是写_func 函数对象时写的参数，{}里就是要去干的活了，也是为什么要捕捉对象GetRequest是protocol对象类内的成=函数。

线程终止

bool Stop() // 终止线程{if (_isrunning){int n = pthread_cancel(_tid);if (n != 0){cerr << "线程终止失败" << strerror(n) << endl;return false;}else{cout << "线程终止" << endl;return true;}}return false;}

这个没什么好说的了，就是终止线程，调pthread库内的pthread_cancel函数就完事了。线程必须是运行着的才能终止。

线程分离

void Detach() // 分离线程{if (_isdetach)return;if (_isrunning){pthread_detach(_tid);}EnableDetach();}

这也没什么好说的，也是pthread库的调用，如果已经分离了返回，如果正在运行分离，分离完标记一下。

线程回收

        void Join() // 回收线程{if (_isdetach){cout << "已经分离,不能回收" << endl;}int n = pthread_join(_tid, nullptr);if (n != 0){cerr << "线程回收失败" << strerror(n) << endl;}else{cout << "线程回收成功" << endl;}}