C語言線程庫的使用

1. 線程概述

線程是輕量級的進程（LWP：light weight process），在 Linux 環(huán)境下線程的本質(zhì)仍是進程。在計算機上運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算機運行。操作系統(tǒng)會以進程為單位，分配系統(tǒng)資源，可以這樣理解，進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程之間的區(qū)別：

1. 進程有自己獨立的地址空間，多個線程共用同一個地址空間

• 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
• 在一個地址空間中多個線程獨享：每個線程都有屬于自己的棧區(qū)，寄存器 (內(nèi)核中管理的)
• 在一個地址空間中多個線程共享：代碼段，堆區(qū)，全局數(shù)據(jù)區(qū)，打開的文件 (文件描述符表) 都是線程共享的

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

• 每個進程對應一個虛擬地址空間，一個進程只能搶一個 CPU 時間片
• 一個地址空間中可以劃分出多個線程，在有效的資源基礎上，能夠搶更多的 CPU 時間片

3. CPU 的調(diào)度和切換：線程的上下文切換比進程要快的多

上下文切換：進程 / 線程分時復用 CPU 時間片，在切換之前會將上一個任務的狀態(tài)進行保存，下次切換回這個任務的時候，加載這個狀態(tài)繼續(xù)運行，任務從保存到再次加載這個過程就是一次上下文切換。

4. 線程更加廉價，啟動速度更快，退出也快，對系統(tǒng)資源的沖擊小。

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

1. 文件 IO 操作：文件 IO 對 CPU 是使用率不高，因此可以分時復用 CPU 時間片，線程的個數(shù) = 2 * CPU 核心數(shù) (效率最高)

2. 處理復雜的算法 (主要是 CPU 進行運算，壓力大)，線程的個數(shù) = CPU 的核心數(shù) (效率最高)

2. 創(chuàng)建線程

2.1 線程函數(shù)

每一個線程都有一個唯一的線程 ID，ID 類型為 pthread_t，這個 ID 是一個無符號長整形數(shù)，如果想要得到當前線程的線程 ID，可以調(diào)用如下函數(shù)：

pthread_t?pthread_self(void);?//?返回當前線程的線程ID
在一個進程中調(diào)用線程創(chuàng)建函數(shù)，就可得到一個子線程，和進程不同，需要給每一個創(chuàng)建出的線程指定一個處理函數(shù)，否則這個線程無法工作。

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

• thread: 傳出參數(shù)，是無符號長整形數(shù)，線程創(chuàng)建成功，會將線程 ID 寫入到這個指針指向的內(nèi)存中
• attr: 線程的屬性，一般情況下使用默認屬性即可，寫 NULL
• start_routine: 函數(shù)指針，創(chuàng)建出的子線程的處理動作，也就是該函數(shù)在子線程中執(zhí)行。
• arg: 作為實參傳遞到 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)建失敗返回對應的錯誤號

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)建一個子線程
????pthread_t?tid;
????pthread_create(