Linux C 多线程编程

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-06-13 09:59 232阅读 0赞

## 简介 ##

进程— 资源分配的最小单位  
线程— 程序执行的最小单位

进程是一个程序的一个实例，拥有自己独立的各种段（数据段，代码段等等），每次创建一个进程需要从操作系统分配这些资源给他，消耗一定的时间，在linux下C语言创建一个进程使用fork()函数；  
线程是一个轻量级的进程，除了自己少数的资源，不用用其他资源，且一个进程可以创建多个线程，这些线程共享进程的资源，创建线程的时间要比创建进程少很多，（几十分之一），从函数角度是使用clone()创建。  
使用线程处理文件I/O或者socket处理都是非常有优势的，将一个大人物分解成若干个小任务，每个线程处理一个任务，线程之间切换不需要花很多时间，而且线程之间数据交换很方便，共享存储区。

## C语言中使用多线程的函数 ##

pthread\_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义：  
typedef unsigned long int pthread\_t;  
它是一个线程的标识符

### 创建线程 ###

pthread\_create(thread, attr, start\_routine, arg);  
extern int pthread\_create \_\_P ((pthread\_t *\_\_thread, \_\_const pthread\_attr\_t \*\_\_attr, void* (*\_\_start\_routine) (void* ), void \*\_\_arg));  
pthread\_create创建一个进程，并且让它可执行  
thread： 指向线程标识符指针。  
attr：一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性，也可以使用默认值 NULL。  
start\_routine：线程运行函数起始地址，一旦线程被创建就会执行。  
arg：运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。  
创建线程成功时，函数返回 0，若返回值不为 0 则说明创建线程失败。  
创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。

### 结束线程 ###

pthread\_exit (status);  
extern void pthread\_exit **P ((void \*\_\_retval)) \_\_attribute** ((**noreturn**));  
pthread\_exit 用于显式地退出一个线程  
唯一的参数是函数的返回代码  
通常情况下，pthread\_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。  
如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread\_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。

### 线程等待 ###

pthread\_join (threadid, status)  
extern int pthread\_join \_\_P ((pthread\_t \_\_th, void \*\*\_\_thread\_return));  
第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。  
这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。  
最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread\_join的线程则返回错误代码ESRCH。

## 实例 ##

#include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    
    #define NUM_THREADS 5 //线程个数
    
    void *say_hello(void *args)
    {
        printf("Hello Runoob！\n");
    }
    
    int main()
    {
        //定义线程的 id 变量，多个变量使用数组
        pthread_t tids[NUM_THREADS];
        for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
            //参数依次是：创建的线程id，线程参数，调用的函数，传入的函数参数
            int ret = pthread_create(&tids[i], NULL, say_hello, NULL);
            if (ret != 0) {
                printf("pthread_create error: error_code = %d\n", ret);
            }
        }
    
        //等各个线程退出后，进程才结束，否则进程强制结束了，线程可能还没反应过来；
        pthread_exit(NULL);
    }
    //g++ test.cpp -lpthread -o test

#include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    #define NUM_THREADS 5 //线程个数
    
    void *print_hello(void *threadid)
    {
        // 对传入的参数进行强制类型转换，由无类型指针变为整形数指针，然后再读取
        int tid = *((int*)threadid);
        printf("Hello Runoob! 线程 ID, %d\n", tid);
        pthread_exit(NULL);
    }
    
    int main()
    {
        pthread_t threads[NUM_THREADS];
        int index[NUM_THREADS];
        for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
            printf("main() : 创建线程, %d\n", i);
            index[i] = i;
            int ret = pthread_create(&threads[i], NULL, print_hello, (void*)&(index[i]));
            if (ret != 0) {
                printf("pthread_create error: error_code = %d\n", ret);
                exit(-1);
            }
        }
    
        pthread_exit(NULL);
    }

//通过结构体传递多个参数。可以在线程回调中传递任意的数据类型，因为它指向 void
    #include <pthread.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    #define NUM_THREADS 5 //线程个数
    
    struct thread_data{
        int thread_id;
        double message;
    };
    
    void *print_hello(void *threadarg)
    {
        struct thread_data *my_data =  (struct thread_data *) threadarg;
    
        printf("Thread ID : %d\n", my_data->thread_id);
        printf("Message : %f\n", my_data->message);
    
        pthread_exit(NULL);
    }
    
    int main()
    {
        //定义线程的 id 变量，多个变量使用数组
        pthread_t threads[NUM_THREADS];
        struct thread_data td[NUM_THREADS];
        for (int i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
            printf("main() : creating thread, %d\n", i);
            td[i].thread_id = i;
            td[i].message = i;
            int ret = pthread_create(&threads[i], NULL, print_hello, (void*)&(td[i]));
            if (ret != 0) {
                printf("pthread_create error: error_code = %d\n", ret);
                exit(-1);
            }
        }
    
        //等各个线程退出后，进程才结束，否则进程强制结束了，线程可能还没反应过来；
        pthread_exit(NULL);
    }

输出结果

main() : creating thread, 0
    main() : creating thread, 1
    Thread ID : 0
    Message : 0.000000
    main() : creating thread, 2
    Thread ID : 1
    main() : creating thread, 3
    Message : 1.000000
    Thread ID : 2
    main() : creating thread, 4
    Message : 2.000000
    Thread ID : 3
    Thread ID : 4
    Message : 3.000000
    Message : 4.000000