linux下c语言的多线程编程详解

时间：2022-06-25 04:34:41 编辑：袖梨来源：一聚教程网

我们在写linux的服务的时候，经常会用到linux的多线程技术以提高程序性能

多线程的一些小知识：

一个应用程序可以启动若干个线程。

线程(Lightweight Process，LWP），是程序执行的最小单元。

一般一个最简单的程序最少会有一个线程，就是程序本身，也就是主函数（单线程的进程可以简单的认为只有一个线程的进程）

一个线程阻塞并不会影响到另外一个线程。

多线程的进程可以尽可能的利用系统CPU资源。

1创建线程

先上一段在一个进程中创建一个线程的简单的代码，然后慢慢深入。

#include
#include
#include
#include
#include
void * func(void * arg)
{
 printf("func run...n");
 return NULL;
}
int main()
{
 pthread_t t1;
 int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);
 if(err!=0)
 {
  printf("thread_create Failed:%sn",strerror(errno));
 }else{
  printf("thread_create successn");
 }
 sleep(1);
 return EXIT_SUCCESS;
}
int pthread_create(pthread_t *thread,const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg);

在main函数里面我们调用上面的函数进行创建一个线程。

函数参数：

第一个参数：pthread_t代表创建线程的唯一标识，是一个结构体，需要我们创建好后，将这个结构体的指针传递过去。

第二个参数：pthread_attr_t,代表创建这个线程的一些配置，比如分配栈的大小等等。。一般我们可以填NULL,代表默认的创建线程的配置

第三个参数：代表一个函数的地址，创建线程时，会调用这个函数，函数的返回值是void*,函数的参数也是void*,一般格式就像void * func(void * arg){}

第四个参数：代表调用第三个函数传递的参数

函数返回值：

函数成功返回0，如果不等于0则代表函数调用失败，此时通过strerror(errno)可以打印出具体的错误。

注意：每个线程都拥有一份errno副本，不同的线程拥有不同的errno

最后通过gcc编译

gcc 1createthread.c -c -o 1createthread.o
gcc 1createthread.o -o thr1 -lpthread

编译的时候需要加上-lpthread 用来链接libpthread.so动态库，不然会提示找不到function

函数调用返回结果

问题：为什么调用sleep函数

答：可能新创建的线程还没运行到打印的方法主线程就结束了，而主线程结束，所有线程都会结束了。

2线程挂起

有时候我们在一个线程中创建了另外一个线程，主线程要等到创建的线程返回了，获取该线程的返回值后主线程才退出。这个时候就需要用到线程挂起。

int pthread_join(pthread_t th, void **thr_return);。

pthread_join函数用于挂起当前线程，直至th指定的线程终止为止。

#include
#include
#include
#include
#include
void * func(void * arg)
{
 int i=0;
 for(;i<5;i++)
 {
  printf("func run%dn",i);
  sleep(1);
 }
 int * p = (int *)malloc(sizeof(int));
 *p=11;
 return p;
}
int main()
{
 pthread_t t1,t2;
 int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);
 if(err!=0)
 {
  printf("thread_create Failed:%sn",strerror(errno));
 }else{
  printf("thread_create successn");
 }
 void *p=NULL;
 pthread_join(t1,&p);
 printf("线程退出：code=%dn",*(int*)p);
 return EXIT_SUCCESS;
}

函数执行结果

我们主函数一直在等待创建的线程执行完，并且得到了线程执行结束的返回值

3线程终止

进程终止时exit()函数，那么线程终止是什么呢？

线程终止的三种情况：

线程只是从启动函数中返回，返回值是线程的退出码。

线程可以被同一进程中的其他线程取消。

线程调用pthread_exit。

#include
#include
#include
#include
#include
void * func(void * arg)
{
 int i=0;
 while(1)
 {
  if(i==10)
  {
   int * p = (int *)malloc(sizeof(int));
   *p=11;
   pthread_exit(p);
  }
  printf("fun run %dn",i++);
  sleep(1);
 }
 return NULL;
}
int main()
{
 pthread_t t1,t2;
 int err = pthread_create(&t1,NULL,func,NULL);
 if(err!=0)
 {
  printf("thread_create Failed:%sn",strerror(errno));
 }else{
  printf("thread_create successn");
 }
 void *p=NULL;
 pthread_join(t1,&p);
 printf("线程退出：code=%d",*(int*)p);
 return EXIT_SUCCESS;
}
void pthread_exit(void *arg);

pthread_exit函数的参数就跟正常线程结束return的使用时一样的，都会被等待它结束的主线程获取到。

函数运行结果：

4线程分离

int pthread_detach(pthread_t th);

pthread_detach函数使线程处于被分离状态。

如果不等待一个线程，同时对线程的返回值不感兴趣，可以设置这个线程为被分离状态，让系统在线程退出的时候自动回收它所占用的资源。

一个线程不能自己调用pthread_detach改变自己为被分离状态，只能由其他线程调用pthread_detach。

5线程取消

int pthread_cancel(pthread_t th);

pthread_cancel函数允许一个线程取消th指定的另一个线程。

函数成功，返回0，否则返回非0。

#include
#include
#include
#include
#include
void * func1(void * arg)
{
 while(1)
 {
  printf("fun run...n");
  sleep(1);
 }
 return NULL;
}
int main()
{
 pthread_t t1;
 if(pthread_create(&t1,NULL,func1,NULL)!=0)
 {
  printf("thread_create Failed:%sn",strerror(errno));
  return -1;
 }
 sleep(5);
 pthread_cancel(t1);
 pthread_join(t1,NULL);
 return EXIT_SUCCESS;
}

函数执行结果：

上面我们说过创建一个线程函数pthread_create的第二个参数，用来决定创建线程的一些初始化状态，这里我们举个例子，改线程一创建就是分离状态的线程（

上面介绍了pthread_detach函数的概念，可以通过pthread_attr_t在创建线程的时候就指定线程属性为detach，而不用创建以后再去修改线程属性。
）

先上一段代码：

#include
#include
#include
#include
#include
void * func(void * arg)
{
 int i=0;
 for(;i<5;i++)
 {
  printf("func run%dn",i);
  sleep(1);
 }
 int * p = (int *)malloc(sizeof(int));
 *p=11;
 return p;
}
int main()
{
 pthread_t t1;
 pthread_attr_t attr;//申明一个attr的结构体
 pthread_attr_init(&attr);//初始化结构体
 pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);//设置线程为分离线程
 int err = pthread_create(&t1,&attr,func,NULL);
 if(err!=0)
 {
  printf("thread_create Failed:%sn",strerror(errno));
 }else{
  printf("thread_create successn");
 }
 pthread_attr_destroy(&attr);
 pthread_join(t1,NULL);
 printf("主线程退出n");
 return EXIT_SUCCESS;
}

pthread_attr_t就是我们要传入的参数的结构体，一般申明的步骤有

1，申明一个pthread_attr_t对象

2，函数pthread_attr_init初始化attr结构。

3，设置线程的一些属性，比如pthread_attr_setdetachstate函数就是设置该线程创建的时候为正常状态还是分离状态。

4，函数pthread_attr_destroy释放attr内存空间

pthread_attr_setdetachstate把线程属性设置为下面两个合法值之一：

值	说明
PTHREAD_CREATE_DETACHED	设置线程为分离状态
PTHREAD_CREATE_JOINABLE	设置线程为正常状态

上面函数运行结果：

因为线程是个分离状态的，所以pthread_join挂起会失效，主线程很快运行结束，程序也就结束了，创建的线程还没来得及运行

线程同步

有时候我们多个线程处理订单扣减库存会遇到这样的问题，两个线程同时进入一段代码先查询库存，两个都查出来为还剩一件库存，第一个线程用掉这个库存后，将库存变为0，但是第二个线程刚才也查出来为1了，所以他还认为有库存，

这个时候操作就会引发我们想不到的意外，库存变为负数了！！所以这个时候就需要使用线程的同步！！

先上一段代码看看效果：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void * func(void * arg)
{
 int threadno =*(int*)arg;
 int i=0;
 for(;i<10;i++)
 {
  printf("%d thread%d n",threadno,i);
  sleep(1);
 }
 return NULL;
}
int main()
{
 pthread_t t1,t2;
 int i1=1,i2=2;
 pthread_create(&t1,NULL,func,&i1);
 pthread_create(&t2,NULL,func,&i2);
 pthread_join(t1,NULL);
 pthread_join(t2,NULL);
 printf("主线程退出n");
 return EXIT_SUCCESS;
}

函数运行结果：

可以看到两个线程是没有规律的争相处理的，如果这段代码是扣减库存就完蛋啦！，所以我们要对这段代码进行加锁，同一时刻只能有一个线程进入操作！

先上代码：

#include
#include
#include
#include
#include
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void * func(void * arg)
{
 pthread_mutex_lock(&mutex);//对mutex加锁，其他线程进入后将会挂起，知道这个锁被解锁
 int threadno =*(int*)arg;
 int i=0;
 for(;i<10;i++)
 {
  printf("%d thread%d n",threadno,i);
  sleep(1);
 }
 pthread_mutex_unlock(&mutex);
 return NULL;
}
int main()
{
 pthread_t t1,t2;
 int i1=1,i2=2;
 pthread_create(&t1,NULL,func,&i1);
 pthread_create(&t2,NULL,func,&i2);
 pthread_join(t1,NULL);
 pthread_join(t2,NULL);
 printf("主线程退出n");
 return EXIT_SUCCESS;
}

函数运行结果：

可以看到第二个线程先进入后一直运行结束，对mutex解锁后，第一个线程才能进方法里面运行！否则会挂起，一直等到锁被解锁！

PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER是初始化一个快速锁的宏定义。

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

加锁解锁函数：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

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