c多线程linux多线程

在Linux环境下，C语言的多线程编程是一项关键技术，它允许程序同时执行多个任务，从而显著提高程序的执行效率和响应速度，以下是关于C语言在Linux下实现多线程的详细内容：

一、基本概念

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，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点儿在运行中必不可少的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

2、多线程：多线程是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术，具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多于一个线程，进而提升整体处理性能。

二、关键函数

1、pthread_create：用于创建一个新线程，其原型为int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg)。thread是指向pthread_t类型的指针，用于存储新线程的标识符；attr是指向pthread_attr_t类型的指针，用于设置线程属性，通常传递NULL表示使用默认属性；start_routine是新线程将要执行的函数，该函数必须返回void并接受一个void类型的参数；arg是传递给start_routine函数的参数。

2、pthread_join：用于等待一个线程结束，其原型为int pthread_join(pthread_t thread, void **retval)。thread是要等待结束的线程的标识符；retval是一个用户定义的指针，用于存储线程结束时的返回值。

3、pthread_mutex_lock 和pthread_mutex_unlock：分别用于加锁和解锁互斥锁，以保护共享资源，防止多个线程同时访问造成数据不一致，在使用互斥锁之前，需要先使用pthread_mutex_init函数初始化互斥锁，使用完毕后需要使用pthread_mutex_destroy函数销毁互斥锁。

三、示例代码

以下是一个创建两个线程并对一个共享变量进行递增操作的示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define NUM_THREADS 2
pthread_mutex_t lock;
int counter = 0;
void* increment_counter(void* threadid) {
    long tid;
    tid = (long)threadid;
    pthread_mutex_lock(&lock);
    counter++;
    printf("Thread #%ld incremented counter to %d
", tid, counter);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    pthread_exit(NULL);
}
int main() {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int rc;
    long t;
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {
        printf("In main: creating thread %ld
", t);
        rc = pthread_create(&threads[t], NULL, increment_counter, (void*)t);
        if (rc) {
            printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d
", rc);
            exit(-1);
        }
    }
    for (t = 0; t < NUM_THREADS; t++) {
        pthread_join(threads[t], NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    pthread_exit(NULL);
}

在这个示例中，我们首先定义了一个互斥锁lock和一个共享变量counter，然后创建了两个线程，每个线程都会执行increment_counter函数，该函数会对counter变量进行递增操作，并在递增前后分别加锁和解锁互斥锁，以确保对共享变量的安全访问，主线程会等待两个子线程结束后再退出。

四、常见问题及解决方法

1、线程安全问题：当多个线程同时访问和修改共享资源时，可能会出现数据不一致的情况，为了避免这种情况，可以使用互斥锁、条件变量等同步机制来控制线程对共享资源的访问。

2、死锁问题：如果多个线程相互等待对方释放资源，可能会导致死锁，为了避免死锁，需要仔细设计程序的逻辑，确保资源的分配和释放顺序正确，避免出现循环等待的情况。

3、竞态条件：由于线程的执行顺序是不确定的，可能会导致一些意想不到的结果，两个线程同时检查某个条件是否满足，然后同时进入临界区，可能会引发错误，为了避免竞态条件，可以使用互斥锁或其他同步机制来确保线程对共享资源的访问是有序的。

五、相关问答FAQs

1、问：在Linux下使用C语言编写多线程程序时，如何指定线程的属性？

答：可以在创建线程时通过pthread_attr_t结构体来指定线程的属性，如线程的栈大小、调度策略等，使用pthread_attr_init函数初始化pthread_attr_t结构体，然后使用pthread_attr_setstacksize函数设置线程的栈大小，最后在pthread_create函数中传入该属性结构体即可。

2、问：如何在多线程程序中实现线程间的通信？

答：可以使用条件变量来实现线程间的通信，条件变量允许线程在某些条件满足时被唤醒或等待，一个线程可以等待另一个线程完成某项任务后发送信号，然后继续执行后续的操作，可以使用pthread_cond_init函数初始化条件变量，使用pthread_cond_wait函数让线程等待条件变量的信号，使用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数发送信号给等待的线程。