Linux多線程編程學習

一、什麼是線程？

線程是進程的一個實體，是CPU調度和分派的基本單位，它是比進程更小的能獨立運行的基本單位。線程自己基本上不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數器，一組寄存器和棧)，但是它可與同屬一個進程的其他的線程共享進程所擁有的全部資源。

二、什麼時候使用多線程？

當多個任務可以並行執行時，可以為每個任務啟動一個線程。

三、線程的創建

使用pthread_create函數。

1. #include<pthread.h>
2. int pthread_create (pthread_t *__restrict __newthread,//新創建的線程ID
3. __const pthread_attr_t *__restrict __attr,//線程屬性
4. void *(*__start_routine) (void *),//新創建的線程從start_routine開始執行
5. void *__restrict __arg)//執行函數的參數

返回值：成功-0，失敗-返回錯誤編號，可以用strerror(errno)函數得到錯誤信息

四、線程的終止

三種方式

• 線程從執行函數返回，返回值是線程的退出碼
• 線程被同一進程的其他線程取消
• 調用pthread_exit()函數退出。這裡不是調用exit，因為線程調用exit函數，會導致線程所在的進程退出。

一個小例子：

啟動兩個線程，一個線程對全局變量num執行加1操作，執行五百次，一個線程對全局變量執行減1操作，同樣執行五百次。

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdlib.h>
3. #include <pthread.h>
4. #include <unistd.h>
5. #include <string.h>
7. int num=0;
8. void *add(void *arg) {//線程執行函數，執行500次加法
9. int i = 0,tmp;
10. for (; i <500; i++)
11. {
12. tmp=num+1;
13. num=tmp;
14. printf("add+1,result is:%d\n",num);
15. }
16. return ((void *)0);
17. }
18. void *sub(void *arg)//線程執行函數，執行500次減法
19. {
20. int i=0,tmp;
21. for(;i<500;i++)
22. {
23. tmp=num-1;
24. num=tmp;
25. printf("sub-1,result is:%d\n",num);
26. }
27. return ((void *)0);
28. }
29. int main(int argc, char** argv) {
31. pthread_t tid1,tid2;
32. int err;
33. void *tret;
34. err=pthread_create(&tid1,NULL,add,NULL);//創建線程
35. if(err!=0)
36. {
37. printf("pthread_create error:%s\n",strerror(err));
38. exit(-1);
39. }
40. err=pthread_create(&tid2,NULL,sub,NULL);
41. if(err!=0)
42. {
43. printf("pthread_create error:%s\n",strerror(err));
44. exit(-1);
45. }
46. err=pthread_join(tid1,&tret);//阻塞等待線程id為tid1的線程，直到該線程退出
47. if(err!=0)
48. {
49. printf("can not join with thread1:%s\n",strerror(err));
50. exit(-1);
51. }
52. printf("thread 1 exit code %d\n",(int)tret);
53. err=pthread_join(tid2,&tret);
54. if(err!=0)
55. {
56. printf("can not join with thread1:%s\n",strerror(err));
57. exit(-1);
58. }
59. printf("thread 2 exit code %d\n",(int)tret);
60. return 0;
61. }

使用g++編譯該文件（g++ main.cpp -o main)。此時會報錯undefined reference to `pthread_create'。

報這個錯誤的原因是：pthread庫不是linux默認的庫，所以在編譯時候需要指明libpthread.a庫。

解決方法：在編譯時，加上-lpthread參數。

執行結果：

乍一看，結果是對的，加500次，減500次，最後結果為0。但是仔細看所有的輸出，你會發現有異樣的東西。

導致這個不和諧出現的原因是，兩個線程可以對同一變量進行修改。假如線程1執行tmp=50+1後，被系統中斷，此時線程2對num=50執行了減一操作，當線程1恢復，在執行num=tmp=51。而正確結果應為50。所以當多個線程對共享區域進行修改時，應該采用同步的方式。