C语言中的多线程简介

线程 Thread

专业术语称之为程序执行流的最小单元。线程是不会执行程序的，可以理解成线程就是一个载体，将要执行的代码运送到CPU进行处理。

多线程就是多个线程同时并发执行。

（注意并发与并行的区别，并行同时执行不同的任务，并行是交替执行不同的任务。）

1，为什么要用多线程？

1）避免阻塞

单个线程中的程序，是按照顺序执行的，排在前面的程序如果发生异常卡住（阻塞），会影响到后面的程序执行。多线程就等于是异步调用，避免这个情况。

2）避免CPU的空转

这个比如一个网页，如果是单线程的话，服务器处理一条请求后，会等待下一个请求，这时候CPU处于一个闲置的状态。多线程能避免这个问题。

3）提升效率

避免了1，2的问题，效率自然就提高了，归根结底也是为了这点。

2，线程与进程的区别

进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位，线程只是一段程序的执行。

比如打开了一个软件（比如说QQ），能从任务管理器，就能看到有QQ这样一个进程，这时候想跟别人聊个天，打开对话框，这就是运行一个线程；查看一下聊天的这个人的资料，这又运行了另外一个线程。

同一个进程下的线程是资源共享的，进程与进程直间都是独立的。

写了几个简单程序来说明一下，怎么使用线程，线程中的问题。

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创建一个线程，看 example0.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
// 使用线程时需要添加<pthread.h>这个头文件
// myfunc 线程携带的函数；固定为Void*型
myfunc(void* args){printf("hello world\n");return NULL;
}int main(){//  声明线程th1 pthread_t th1; pthread_create(&th1,NULL,(void*)myfunc,NULL); pthread_join(th1,NULL)；
}

C语言的程序中要使用线程，需要添加<pthread.h>这个头文件
myfunc（）是这个线程要携带执行的程序，函数与函数的参数，都是必须是 void* 类，涉及到调用和传值时需要进行类型强转。

主函数中，先对线程进行一个声明， pthread_t th1; 使用 pthread_create()对th1进行创建。

pthread_create()中有4个参数

1要创建的线程id（th1）； 2设置线程的属性(没有特殊需求时填NULL就可以了) ； 3线程要运行的函数的地址（myfunc）；4是要向运行的那个函数传参(myfunc()中的args)，args 也是void*类型。

pthread_join()函数的功能是等待一个线程的结束，它是一个线程阻塞的函数。

pthread_join有两个参数：指定要等待的线程id；接收线程函数的返回值。

运行这个程序看看

如果没有pthread_join，终端可能会没有打印，因为主函数执行结束，线程中的函数还没有执行完成。

example1.c

一个多线程的例子，来演示说明下线程的是并发执行

// 创建两个线程
void* myfunc(void* args){int i;char* name = (char*)args;for(i=1;i<50;i++){printf("%s:%d\n",name,i);}return NULL;
}int main(){pthread_t th1;pthread_t th2;pthread_create(&th1,NULL,myfunc,"th1");pthread_create(&th2,NULL,myfunc,"th2");pthread_join(th1,NULL);pthread_join(th2,NULL);    }

两个线程，都去调用这个myfunc()函数，运行结果如下

从这个程序的运行结果，能看出th1运行到17时，th2开始运行了，而这时th1没有继续打印，能看出th1与th2是并发执行的。两个线程的执行顺序是不确定的，重复运行example1.c这个程序的结果也会不同。

这个程序里使用到了pthread_create()中的第四个参数向 myfunc传参。

example3.c

int s =0;void* myfunc(void* args){int i =0;for(i=0;i<10000;i++){s++;   }return NULL;
}
int main(){pthread_t th1;pthread_t th2;pthread_create(&th1,NULL,myfunc,NULL);pthread_create(&th2,NULL,myfunc,NULL);pthread_join(th1,NULL);pthread_join(th2,NULL);printf("s=%d\n",s);return 0;
}
// 用两个线程去执行myfunc函数 , 理想值应该为20000

编译后运行结果如下

这个函数里用了一个全局变量s，执行函数是一个10000的累加，理想的运行结果应该是20000，我这里运行了3次这个程序，每次的结果都不同。用这个演示来表示一下，多线程之间是资源共享的。

s++ 是有三个步的，读取s，s+1，写入s。

在程序运行的某个时刻，th1携带myfunc执行s++，读取s,此时s=100,进行s+1，与此同时th2也开始读取s，此时的s还是等于100, 这时th1，执行写入s=101，th2执行s++,写入s ，s=101. th2中的s 就会覆盖掉 th1中的s 。这样造成了结果的误差。

手绘感受一下，绝对记忆深刻。·

这个问题有的名字叫 race conditon

那么怎么解决这样问题呢？应该听过一个词，锁

example4.c

对example3.c中的线程进行一个加锁

int s =0;pthread_mutex_t lock;   //定义一个锁void* myfunc(void* args){pthread_mutex_lock(&lock); //上锁int i =0;for(i=0;i<10000;i++){s++; }pthread_mutex_unlock(&lock);//解锁return NULL;
}
int main(){pthread_t th1;pthread_t th2;pthread_mutex_init(&lock,NULL); //初始化lock这个锁 pthread_create(&th1,NULL,myfunc,NULL);pthread_create(&th2,NULL,myfunc,NULL);pthread_join(th1,NULL);pthread_join(th2,NULL);printf("s=%d\n",s);return 0;
}

运行结果

锁的作用是什么呢？

前面说过多线程是并发执行的，th1运行后进行了加锁，th2这时候想要运行，就必须等待th1解锁之后才行。

（一个卫生间，多个人要用，第一个人进去之后，把门锁上了，后边的人就得排队等着，第一个方便完了，解锁开门出来，第二个人进去，继续锁门……）

锁在提高程序的安全性的同时，也降低了程序的效率。

锁的使用方法

pthread_mutex_t lock; 声明一个锁

pthread_mutex_init(&lock,NULL); 对声明的锁进行初始化

pthread_mutex_lock(&lock); //上锁此时其他线程就开始等待

pthread_mutex_lock(&unlock); //解锁其他线程可以使用资源了

死锁！

拿上边举例，th1运行后，th2会等待th1解锁，才能运行，如果程序出现错误中断了，th1没有执行完，重新启动后，th1又重新执行，这时候th2排在th1前边，需要等待th1的解锁，而th1又在等待th2结束。这样就造成了相互等待的情况，这个就是死锁。

额外

多线程的目的

可以充分利用CPU资源，并发去做很多事，提高使用率，减少计算时间。

线程是不是越多越好？

肯定不是，要考虑线程的创建时间+销毁时间，选择一个适当的数量。

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