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Linux系统上使用C语言创建线程

news 2025/8/28 16:41:50

文章目录

一、使用C代码创建线程
- 示例
- API
二、线程的相关知识
- 2.1 线程与进程的关系
- 2.2 使用线程的理由

一、使用C代码创建线程

使用pthread_create函数创建线程。

示例

示例：创建一个线程，其作用就是打印线程ID和传入参数。

//demo1
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>void* fun1(void *arg)
{printf("t1：%ld thread is create\n", (unsigned long)pthread_self());//pthread_self()打印线程IDprintf("t1: %d\n", *((int*)arg));//函数执行结束，会默认调用 pthread_exit
}int main()
{//int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);int ret;int param = 100;pthread_t t1;//1.创建线程//                       线程属性 线程函数 线程函数参数ret = pthread_create(&t1, NULL, fun1, (void*)&param);if(ret == 0){printf("main:create t1 success\n");} else {perror("why t1 fail");}printf("main:%ld\n", (unsigned long)pthread_self());//打印主线程ID//2.等待线程pthread_join(t1, NULL);//等待线程结束，防止进程结束，线程还未执行完毕return 0;
}

API

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void *), void *restrict arg);
// 返回：若成功返回0，否则返回错误编号

当pthread_create成功则返回0，函数参数：

由 tidp 指向的内存单元被设置为新创建线程的线程ID。
attr 参数用于定制各种不同的线程属性，暂可以把它设置为 NULL，以创建默认属性的线程。(工作中也多用NULL)
新创建的线程从 start_rtn（函数指针）函数的地址开始运行，该函数只有一个无类型指针参数 arg。
如果需要向 start_rtn 函数传递的参数不止一个，那么需要把这些参数放到一个结构中，然后把这个结构的地址作为 arg 参数传入。

pthread_join函数的作用是等待，效果上看是等待线程的执行过程，只有线程执行完毕，才会继续执行下去。可以在fun1函数最后添加while1的死循环来验证：程序不会退出，因为线程一直卡在循环处。感兴趣可以多创建一个t2线程来体验pthread_join函数的作用，一个函数中不带死循环，一个函数中带死循环，都使用pthread_join函数进行等待。

二、线程的相关知识

2.1 线程与进程的关系

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条进程指的是一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并发执行不同的任务。线程包含了表示进程内执行环境必须的信息，其中包括进程中表示线程的线程ID、一组寄存器值、栈、调度优先级和策略、信号屏蔽字、errno常量以及线程私有数据。进程的所有信息对所有线程都是共享的，包括可执行的程序文本、程序的全局变量和堆内存、栈以及文件描述符。在Unix和类Unix操作系统中线程也被称为轻量级进程（lightweight process），但轻量级进程更多指的是内核线程（kernel thread），而把用户线程（user thread）称为线程。

进程——资源分配的最小单位
线程——程序执行的最小单位

进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但没有独立的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程程序比多线程程序健壮，但切换进程时，资源耗费比较大，效率差一些。但对于要求同时进行且又需要共享变量的并发操作，只能使用线程，不能使用进程。

2.2 使用线程的理由

从上面我们知道了进程与线程的区别，其实这些区别也就是我们使用线程的理由。总的来说就是：进程有独立的地址空间，线程没有独立的地址空间（同一进程内的线程共享进程的地址空间）。

使用多线程的理由之一是和进程相比，它是一种非常“节俭”的多任务处理方式。我们知道，在Linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种"昂贵"的多任务工作方式。而运行于一个进程中的多个线程，它们彼此之间使用相同的地址空间，共享大部分数据，启动一个线程所花费的空间远远小于启动一个进程所花费的空间，而且，线程间彼此切换所需的时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，总的说来，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右，当然，在具体的系统上，这个数据可能会有较大的区别。

使用多线程的理由之二是线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进程下的线程之间共享数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其它线程所用，这不仅快捷，而且方便。当然，数据的共享也带来其他一些问题，有的变量不能同时被两个线程所修改，有的子程序中声明为static的数据更有可能给多线程程序带来灾难性的打击，这些正是编写多线程程序时最需要注意的地方。

多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，有以下的优点：

提高应用程序响应。这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作（time
consuming）置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。
使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。
改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。