Linux多线程编程实例代码分析
下面先来一个实例。我们通过创建两个线程来实现对一个数的递加。或许这个实例没有实际运用的价值，但是稍微改动一下，我们就可以用到其他地方去拉。
代码：
/*thread_example.c : c multiple thread programming in linux*author : falcon
*e-mail : tunzhj03@st.lzu.edu.cn
*/
#include <
pthread.h>
#include <
stdio.h>
#include <
sys/time.h>
#include <
string.h>
#define max 10
pthread_t thread[2];
pthread_mutex_t mut;
int number=0, i;
void *thread1()
{
printf ("
thread1 : i'
m thread 1/n"
);
for (i = 0;
i <
max;
i++)
{
printf("
thread1 : number = %d/n"
,number);
pthread_mutex_lock(&
mut);
number++;
pthread_mutex_unlock(&
mut);
sleep(2);
}
printf("
thread1 :主函数在等我完成任务吗？/n"
);
pthread_exit(null);
}
void *thread2()
{
printf("
thread2 : i'
m thread 2/n"
);
for (i = 0;
i <
max;
i++)
{
printf("
thread2 : number = %d/n"
,number);
pthread_mutex_lock(&
mut);
number++;
pthread_mutex_unlock(&
mut);
sleep(3);
}
printf("
thread2 :主函数在等我完成任务吗？/n"
);
pthread_exit(null);
}
void thread_create(void)
{
int temp;
memset(&
thread, 0, sizeof(thread));
//comment1
/*创建线程*/
if((temp = pthread_create(&
thread[0], null, thread1, null)) != 0) //comment2
printf("
线程1创建失败!/n"
);
else
printf("
线程1被创建/n"
);
if((temp = pthread_create(&
thread[1], null, thread2, null)) != 0) //comment3
printf("
线程2创建失败"
);
else
printf("
线程2被创建/n"
);
}
void thread_wait(void)
{
/*等待线程结束*/
if(thread[0] !=0) { //comment4 pthread_join(thread[0],null);
printf("
线程1已经结束/n"
);
}
if(thread[1] !=0) { //comment5 pthread_join(thread[1],null);
printf("
线程2已经结束/n"
);
}
}
int main()
{
/*用默认属性初始化互斥锁*/
pthread_mutex_init(&
mut,null);
printf("
我是主函数哦，我正在创建线程，呵呵/n"
);
thread_create();
printf("
我是主函数哦，我正在等待线程完成任务阿，呵呵/n"
);
thread_wait();
return 0;
}
下面我们先来编译、执行一下
引文:
falcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ gcc -lpthread -o thread_example thread_example.cfalcon@falcon:~/program/c/code/ftp$ ./thread_example
我是主函数哦，我正在创建线程，呵呵
线程1被创建
线程2被创建
我是主函数哦，我正在等待线程完成任务阿，呵呵
thread1 : i'
m thread 1
thread1 : number = 0
thread2 : i'
m thread 2
thread2 : number = 1
thread1 : number = 2
thread2 : number = 3
thread1 : number = 4
thread2 : number = 5
thread1 : number = 6
thread1 : number = 7
thread2 : number = 8
thread1 : number = 9
thread2 : number = 10
thread1 :主函数在等我完成任务吗？
线程1已经结束
thread2 :主函数在等我完成任务吗？
线程2已经结束
实例代码里头的注释应该比较清楚了吧，下面我把网路上介绍上面涉及到的几个函数和变量给引用过来。
引文:
线程相关操作
一 pthread_t
pthread_t在头文件/usr/include/bits/pthreadtypes.h中定义： typedef unsigned long int pthread_t;
它是一个线程的标识符。
二 pthread_create
函数pthread_create用来创建一个线程，它的原型为： extern int pthread_create __p ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr, void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
第一个参数为指向线程标识符的指针，第二个参数用来设置线程属性，第三个参数是线程运行函数的起始地址，最后一个参数是运行函数的参数。这里，我们的函数thread不需要参数，所以最后一个参数设为空指针。第二个参数我们也设为空指针，这样将生成默认属性的线程。对线程属性的设定和修改我们将在下一节阐述。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为eagain和einval。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。
三 pthread_join pthread_exit 函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为： extern int pthread_join __p ((pthread_t __th, void **__thread_return));
第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为： extern void pthread_exit __p ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是null，这个值将被传递给 thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread_join的线程则返回错误代码esrch。 在这一节里，我们编写了一个最简单的线程，并掌握了最常用的三个函数pthread_create，pthread_join和pthread_exit。下面，我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。
互斥锁相关
互斥锁用来保证一段时间内只有一个线程在执行一段代码。
一 pthread_mutex_init
函数pthread_mutex_init用来生成一个互斥锁。null参数表明使用默认属性。如果需要声明特定属性的互斥锁，须调用函数 pthread_mutexattr_init。函数pthread_mutexattr_setpshared和函数 pthread_mutexattr_settype用来设置互斥锁属性。前一个函数设置属性pshared，它有两个取值， pthread_process_private和pthread_process_shared。前者用来不同进程中的线程同步，后者用于同步本进程的不同线程。在上面的例子中，我们使用的是默认属性pthread_process_ private。后者用来设置互斥锁类型，可选的类型有pthread_mutex_normal、pthread_mutex_errorcheck、 pthread_mutex_recursive和pthread _mutex_default。它们分别定义了不同的上所、解锁机制，一般情况下，选用最后一个默认属性。
二 pthread_mutex_lock pthread_mutex_unlock pthread_delay_np
pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁，此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止，均被上锁，即同一时间只能被一个线程调用执行。当一个线程执行到pthread_mutex_lock处时，如果该锁此时被另一个线程使用，那此线程被阻塞，即程序将等待到另一个线程释放此互斥锁。
注意：
1 需要说明的是，上面的两处sleep不光是为了演示的需要，也是为了让线程睡眠一段时间，让线程释放互斥锁，等待另一个线程使用此锁。下面的参考资料1里头说明了该问题。但是在linux下好像没有pthread_delay_np那个函数（我试了一下，提示没有定义该函数的引用），所以我用了sleep来代替，不过参考资料2中给出另一种方法，好像是通过pthread_cond_timedwait来代替，里头给出了一种实现的办法。
2 请千万要注意里头的注释comment1-5，那是我花了几个小时才找出的问题所在。如果没有comment1和comment4,comment5,将导致在pthread_join的时候出现段错误，另外，上面的comment2和comment3是根源所在，所以千万要记得写全代码。因为上面的线程可能没有创建成功，导致下面不可能等到那个线程结束，而在用pthread_join的时候出现段错误（访问了未知的内存区）。另外，在使用memset的时候，需要包含string.h头文件哦
多线程编程在计算机领域中非常常见，因为可以让程序更加高效地使用CPU资源，同时也可以实现一些异步操作。在Linux系统中，多线程编程非常灵活，可以用多种不同的方法实现。这篇文章将分析一些常见的Linux多线程编程实例代码，并讨论它们的特点和优缺点。
一、基于pthread库的多线程编程
pthread是一种常用的Linux下的多线程编程库，它提供了线程的创建、同步、销毁等多种操作。下面的代码演示了如何使用pthread库创建一个简单的多线程程序：
```c
#include
#include
void* print_message(void* arg)
{
char* message = (char*)arg;
printf(\"%s\
\", message);
}
int main()
{
pthread_t thread_id;
char* message = \"Hello, world!\";
pthread_create(&thread_id, NULL, print_message, (void*)message);
pthread_join(thread_id, NULL);
return 0;
}
```
这段代码中，我们首先用pthread_create()函数创建了一个新的线程，然后用pthread_join()函数等待该线程结束。在新的线程中，我们打印了一个Hello, world!的消息。这个程序非常简单，但它展示了基于pthread库实现的多线程编程的基本模式。
二、使用OpenMP实现多线程编程
OpenMP是一种非常流行的多线程编程框架，它允许开发者使用一种简单的方式实现并行化。下面的代码演示了如何使用OpenMP编写一个简单的并行程序：
```c
#include
#include
int main()
{
#pragma omp parallel
{
printf(\"Hello, world! I'm thread %d.\
\", omp_get_thread_num());
}
return 0;
}
```
在这个程序中，我们首先使用#pragma omp parallel指令启用了并行化，在这个并行块中，每个线程都打印了类似于\"Hello, world! I'm thread 2.\"的消息。在编写使用OpenMP的程序时，需要注意正确设置线程数和避免竞态条件等问题。
三、使用C++11线程库实现多线程编程
C++11标准提供了一个新的线程库，使得多线程编程变得更加简单和高效。下面的代码演示了如何使用C++11线程库编写一个简单的多线程程序：
```c++
#include
#include
void print_message(std::string message)
{
std::cout << message << std::endl;
}
int main()
{
std::thread t(print_message, \"Hello, world!\");
t.join();
return 0;
}
```
在这个程序中，我们使用std::thread类创建了一个新的线程，并将一个函数和它的参数传递给它。在这个函数中，我们打印了一个Hello, world!的消息。这个程序非常简单，但它展示了使用C++11线程库实现的多线程编程的基本模式。
综上所述，Linux下的多线程编程非常灵活，并且有多种实现方法可供选择。在编写多线程程序时，我们需要根据实际情况选择合适的方法，并注意多线程带来的竞态条件等问题。
