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c多线程编程实例linux

本文通过四个实例详细介绍了Linux环境下C语言的多线程编程，包括线程的创建、退出、属性设置，以及互斥锁和信号量的使用。这些示例展示了如何在多线程中管理共享资源，确保并发访问的安全性。

在Linux系统中，C语言多线程编程是一项强大的技术，它允许程序同时执行多个任务，从而充分利用系统资源，提高程序的并发性能和响应速度，以下是关于C多线程编程实例的详细内容：

一、基础概念

1、线程：线程是进程中的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的独立运行的单位，一个进程可以拥有多个线程，这些线程共享进程的地址空间和资源。

2、pthread库：在Linux中，进行多线程编程通常使用pthread库，pthread库提供了丰富的函数来创建、管理和同步线程。pthread_create用于创建新线程，pthread_join用于等待指定线程结束，pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock用于互斥锁的操作等。

二、简单实例

以下是一个使用pthread库创建两个线程的简单示例，每个线程输出一段信息：

c多线程编程实例linux

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
// 线程函数
void *print_message(void *ptr) {
    char *message;
    message = (char *) ptr;
    printf("%s 
", message);
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    const char *message1 = "Thread 1";
    const char *message2 = "Thread 2";
    int ret;
    // 创建线程1
    ret = pthread_create(&thread1, NULL, print_message, (void*) message1);
    if (ret) {
        fprintf(stderr, "Error: pthread_create() failed for thread 1
");
        return 1;
    }
    // 创建线程2
    ret = pthread_create(&thread2, NULL, print_message, (void*) message2);
    if (ret) {
        fprintf(stderr, "Error: pthread_create() failed for thread 2
");
        return 1;
    }
    // 等待线程结束
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    return 0;
}

这个程序首先定义了一个线程函数print_message，该函数接收一个指针参数并输出对应的消息，在main函数中，创建了两个线程thread1和thread2，分别将不同的消息传递给它们，然后使用pthread_join等待两个线程结束。

三、传递参数实例

下面是一个向线程传递参数的示例，每个线程打印一个整数：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 线程函数
void *print_number(void *ptr) {
    int num;
    num = *((int*) ptr);
    printf("Number: %d
", num);
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    int num1 = 1, num2 = 2;
    int ret;
    // 创建线程1并传递参数
    ret = pthread_create(&thread1, NULL, print_number, &num1);
    if (ret) {
        fprintf(stderr, "Error: pthread_create() failed for thread 1
");
        return 1;
    }
    // 创建线程2并传递参数
    ret = pthread_create(&thread2, NULL, print_number, &num2);
    if (ret) {
        fprintf(stderr, "Error: pthread_create() failed for thread 2
");
        return 1;
    }
    // 等待线程结束
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    return 0;
}

在这个示例中，定义了一个整型变量num1和num2，并将它们的地址作为参数传递给线程函数print_number，线程函数中通过强制类型转换获取整数值并打印。

c多线程编程实例linux

四、线程同步实例——互斥锁

当多个线程需要访问共享资源时，为了避免竞态条件，需要使用同步机制，下面是一个使用互斥锁实现线程同步的示例，多个线程对同一个全局变量进行递增操作：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define NUM_THREADS 5
int counter = 0;
pthread_mutex_t mutex;
// 线程函数
void *increment_counter(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    }
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int ret;
    // 初始化互斥锁
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    // 创建线程
    for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
        ret = pthread_create(&threads[i], NULL, increment_counter, NULL);
        if (ret) {
            fprintf(stderr, "Error: pthread_create() failed for thread %d
", i);
            return 1;
        }
    }
    // 等待线程结束
    for (int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    // 销毁互斥锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    // 打印最终的计数值
    printf("Final counter value: %d
", counter);
    return 0;
}

在这个示例中，定义了一个全局变量counter和一个互斥锁mutex，在increment_counter线程函数中，每次对counter进行递增操作前先加锁，操作完成后解锁，这样可以确保同一时刻只有一个线程能够修改counter的值，避免了竞态条件的发生，主函数中创建了多个线程，并在所有线程结束后打印最终的计数值。

五、FAQs

1、Q：什么是线程安全？

A：线程安全是指当多个线程同时访问某个资源或执行某段代码时，能够保证程序的正确性和数据的一致性，实现线程安全通常需要使用同步机制，如互斥锁、条件变量等，以避免竞态条件和数据竞争等问题，在上述的互斥锁示例中，通过对共享变量counter的访问加锁，保证了多个线程同时递增counter时不会出现错误的结果。

c多线程编程实例linux

2、Q：如何避免死锁？

A：死锁是指两个或多个线程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，如果没有外力作用，它们都将无法推进下去，为了避免死锁，可以采取以下措施：一是避免一个线程同时获取多个资源，尽量按照固定的顺序获取资源；二是使用超时机制，当一个线程尝试获取资源超过一定时间后，放弃获取并释放已占有的资源；三是使用死锁检测算法，定期检查系统中是否存在死锁情况，并采取措施解除死锁，在编写多线程程序时，需要仔细设计资源的分配和释放逻辑，避免出现死锁的可能性。

linux多线程编程实例

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