我如何等待任何/所有 pthread 完成？

Question

我只希望我的主线程在退出之前等待所有（p）线程完成。

由于不同的原因，这些线程经常出现和消失，我真的不想跟踪所有的线程 - 我只想知道它们什么时候全部消失。

wait() 对子进程执行此操作，当没有子进程时返回 ECHILD，但是 wait 不适用于 (p) 线程。

我真的不想经历保留每个未完成线程的列表（当它们来来去去时）的麻烦，然后必须对每个线程调用 pthread_join 。

有没有一种快速而肮脏的方法可以做到这一点？

Answer 1

您是否希望主线程在所有线程完成后执行任何特定操作？

如果没有，您可以让主线程简单地调用 pthread_exit() 而不是返回（或调用 exit()）。

如果 main() 返回，它会隐式调用（或表现得如同调用）exit()，这将终止进程。但是，如果 main() 调用 pthread_exit() 而不是返回，则不会发生对 exit() 的隐式调用，并且进程会获胜不会立即结束 - 当所有线程终止时它将结束。

• http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/007908799/xsh/pthread_exit.html

不能太快而脏。

这是一个小示例程序，可以让您看到其中的差异。将 -DUSE_PTHREAD_EXIT 传递给编译器以查看进程等待所有线程完成的情况。在没有定义该宏的情况下进行编译，以查看进程停止线程的情况。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <time.h>

static
void sleep(int ms)
{
    struct timespec waittime;

    waittime.tv_sec = (ms / 1000);
    ms = ms % 1000;
    waittime.tv_nsec = ms * 1000 * 1000;

    nanosleep( &waittime, NULL);
}

void* threadfunc( void* c)
{
    int id = (int) c;
    int i = 0;

    for (i = 0 ; i < 12; ++i) {
        printf( "thread %d, iteration %d\n", id, i);
        sleep(10);
    }

    return 0;
}


int main()
{
    int i = 4;

    for (; i; --i) {
        pthread_t* tcb = malloc( sizeof(*tcb));

        pthread_create( tcb, NULL, threadfunc, (void*) i);
    }

    sleep(40);

#ifdef USE_PTHREAD_EXIT
    pthread_exit(0);
#endif

    return 0;
}

Answer 2

正确的方法是跟踪所有的 pthread_id，但是您要求一种快速而肮脏的方法，所以就在这里。基本上：

• 只需保留正在运行的线程的总数，
• 在调用 pthread_create 之前在主循环中递增它，
• 在每个线程完成时递减线程计数。
• 然后在主进程结束时休眠，直到计数返回0

。。

volatile int running_threads = 0;
pthread_mutex_t running_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void * threadStart()
{
   // do the thread work
   pthread_mutex_lock(&running_mutex);
   running_threads--;
   pthread_mutex_unlock(&running_mutex);
}

int main()
{
  for (i = 0; i < num_threads;i++)
  {
     pthread_mutex_lock(&running_mutex);
     running_threads++;
     pthread_mutex_unlock(&running_mutex);
     // launch thread

  }

  while (running_threads > 0)
  {
     sleep(1);
  }
}

Answer 3

如果您不想跟踪线程，那么您可以分离线程，这样您就不必关心它们，但为了知道它们何时完成，您将不得不走得更远。

一个技巧是保留线程状态的列表（链表、数组等）。当线程启动时，它会将其在数组中的状态设置为类似 THREAD_STATUS_RUNNING 的值，并在结束之前将其状态更新为类似 THREAD_STATUS_STOPPED 的值。然后，当您想检查所有线程是否已停止时，您可以迭代该数组并检查所有状态。

但请不要忘记，如果您执行类似的操作，则需要控制对数组的访问，以便一次只有一个线程可以访问（读取和写入）它，因此您将需要对其使用互斥体。

Answer 4

你可以保留所有线程ID的列表，然后对每个线程执行pthread_join，
当然，您需要一个互斥锁来控制对线程 ID 列表的访问。你会
还需要某种可以在迭代时修改的列表，也许是 std::set？

int main() {
   pthread_mutex_lock(&mutex);

   void *data;
   for(threadId in threadIdList) {
      pthread_mutex_unlock(&mutex);
      pthread_join(threadId, &data);
      pthread_mutex_lock(&mutex);
   }

   printf("All threads completed.\n");
}

// called by any thread to create another
void CreateThread()
{
   pthread_t id;

   pthread_mutex_lock(&mutex);
   pthread_create(&id, NULL, ThreadInit, &id); // pass the id so the thread can use it with to remove itself
   threadIdList.add(id);
   pthread_mutex_unlock(&mutex);  
}

// called by each thread before it dies
void RemoveThread(pthread_t& id)
{
   pthread_mutex_lock(&mutex);
   threadIdList.remove(id);
   pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

Answer 5

感谢大家的精彩回答！关于使用内存屏障等已经有很多讨论 - 所以我想我应该发布一个答案来正确地显示它们用于此目的。

#define NUM_THREADS 5

unsigned int thread_count;
void *threadfunc(void *arg) {
  printf("Thread %p running\n",arg);
  sleep(3);
  printf("Thread %p exiting\n",arg);
  __sync_fetch_and_sub(&thread_count,1);
  return 0L;
}

int main() {
  int i;
  pthread_t thread[NUM_THREADS];

  thread_count=NUM_THREADS;
  for (i=0;i<NUM_THREADS;i++) {
    pthread_create(&thread[i],0L,threadfunc,&thread[i]);
  }

  do {
    __sync_synchronize();
  } while (thread_count);
  printf("All threads done\n");
}

请注意，__sync 宏是“非标准”GCC 内部宏。 LLVM 也支持这些 - 但如果您使用其他编译器，您可能需要做一些不同的事情。

另一个需要注意的重要事项是：当您可以轻松地将其投入工作时，为什么要烧毁整个核心，或者在紧密的轮询循环中浪费“一半”的 CPU 旋转来等待其他人完成？以下 mod 使用初始线程运行其中一个工作线程，然后等待其他线程完成：

  thread_count=NUM_THREADS;
  for (i=1;i<NUM_THREADS;i++) {
    pthread_create(&thread[i],0L,threadfunc,&thread[i]);
  }

  threadfunc(&thread[0]);

  do {
    __sync_synchronize();
  } while (thread_count);
  printf("All threads done\n");
}

请注意，我们从“1”而不是“0”开始创建线程，然后直接内联运行“线程 0”，等待让所有线程在完成后完成。我们将 &thread[0] 传递给它以保持一致性（即使它在这里毫无意义），尽管实际上您可能会传递您自己的变量/上下文。