C語(yǔ)言線程庫(kù)的使用，這篇值得收藏！

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1. 線程概述

線程是輕量級(jí)的進(jìn)程（LWP：light weight process），在 Linux 環(huán)境下線程的本質(zhì)仍是進(jìn)程。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序是一組指令及指令參數(shù)的組合，指令按照既定的邏輯控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行。操作系統(tǒng)會(huì)以進(jìn)程為單位，分配系統(tǒng)資源，可以這樣理解，進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是操作系統(tǒng)調(diào)度執(zhí)行的最小單位。

先從概念上了解一下線程和進(jìn)程之間的區(qū)別：

1. 進(jìn)程有自己獨(dú)立的地址空間，多個(gè)線程共用同一個(gè)地址空間

• 線程更加節(jié)省系統(tǒng)資源，效率不僅可以保持的，而且能夠更高
• 在一個(gè)地址空間中多個(gè)線程獨(dú)享：每個(gè)線程都有屬于自己的棧區(qū)，寄存器 (內(nèi)核中管理的)
• 在一個(gè)地址空間中多個(gè)線程共享：代碼段，堆區(qū)，全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，打開(kāi)的文件 (文件描述符表) 都是線程共享的

1. 線程是程序的最小執(zhí)行單位，進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最小的資源分配單位

• 每個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)一個(gè)虛擬地址空間，一個(gè)進(jìn)程只能搶一個(gè) CPU 時(shí)間片
• 一個(gè)地址空間中可以劃分出多個(gè)線程，在有效的資源基礎(chǔ)上，能夠搶更多的 CPU 時(shí)間片

1. CPU 的調(diào)度和切換：線程的上下文切換比進(jìn)程要快的多

上下文切換：進(jìn)程 / 線程分時(shí)復(fù)用 CPU 時(shí)間片，在切換之前會(huì)將上一個(gè)任務(wù)的狀態(tài)進(jìn)行保存，下次切換回這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，加載這個(gè)狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行，任務(wù)從保存到再次加載這個(gè)過(guò)程就是一次上下文切換。

1. 線程更加廉價(jià)，啟動(dòng)速度更快，退出也快，對(duì)系統(tǒng)資源的沖擊小。

在處理多任務(wù)程序的時(shí)候使用多線程比使用多進(jìn)程要更有優(yōu)勢(shì)，但是線程并不是越多越好，如何控制線程的個(gè)數(shù)呢？

1. 文件 IO 操作：文件 IO 對(duì) CPU 是使用率不高，因此可以分時(shí)復(fù)用 CPU 時(shí)間片，線程的個(gè)數(shù) = 2 * CPU 核心數(shù) (效率最高)

   
   

2. 處理復(fù)雜的算法 (主要是 CPU 進(jìn)行運(yùn)算，壓力大)，線程的個(gè)數(shù) = CPU 的核心數(shù) (效率最高)

   
   

2. 創(chuàng)建線程

2.1 線程函數(shù)

每一個(gè)線程都有一個(gè)唯一的線程 ID，ID 類型為 pthread_t，這個(gè) ID 是一個(gè)無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整形數(shù)，如果想要得到當(dāng)前線程的線程 ID，可以調(diào)用如下函數(shù)：

pthread_t pthread_self(void); // 返回當(dāng)前線程的線程ID
在一個(gè)進(jìn)程中調(diào)用線程創(chuàng)建函數(shù)，就可得到一個(gè)子線程，和進(jìn)程不同，需要給每一個(gè)創(chuàng)建出的線程指定一個(gè)處理函數(shù)，否則這個(gè)線程無(wú)法工作。

#include
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
// Compile and link with -pthread, 線程庫(kù)的名字叫pthread, 全名: libpthread.so libptread.a
參數(shù):

• thread: 傳出參數(shù)，是無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整形數(shù)，線程創(chuàng)建成功，會(huì)將線程 ID 寫入到這個(gè)指針指向的內(nèi)存中
• attr: 線程的屬性，一般情況下使用默認(rèn)屬性即可，寫 NULL
• start_routine: 函數(shù)指針，創(chuàng)建出的子線程的處理動(dòng)作，也就是該函數(shù)在子線程中執(zhí)行。
• arg: 作為實(shí)參傳遞到 start_routine 指針指向的函數(shù)內(nèi)部

返回值：線程創(chuàng)建成功返回 0，創(chuàng)建失敗返回對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤號(hào)

2.2 創(chuàng)建線程

下面是創(chuàng)建線程的示例代碼，在創(chuàng)建過(guò)程中一定要保證編寫的線程函數(shù)與規(guī)定的函數(shù)指針類型一致：void *(*start_routine) (void *):

// pthread_create.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include

// 子線程的處理代碼
void* working(void* arg)
{
printf("我是子線程, 線程ID: %ld\n", pthread_self());
for(int i=0; i<9; i)
{
printf("child == i: = %d\n", i);
}
return NULL;
}

int main()
{
// 1. 創(chuàng)建一個(gè)子線程
pthread_t tid;
pthread_create(