http://www.yuanma.org/data/2007/0921/article_2859.htm
線程（thread）技術(shù)早在60年代就被提出，但真正應(yīng)用多線程到操作系統(tǒng)中去，是在80年代中期，solaris是這方面的佼佼者。傳統(tǒng)的Unix也支持線程的概念，但是在一個(gè)進(jìn)程（process）中只允許有一個(gè)線程，這樣多線程就意味著多進(jìn)程。
現(xiàn)在，多線程技術(shù)已經(jīng)被許多操作系統(tǒng)所支持，包括Windows/NT，當(dāng)然，也包括Linux。
為什么有了進(jìn)程的概念后，還要再引入線程呢？使用多線程到底有哪些好處？什么的系統(tǒng)應(yīng)該選用多線程？我們首先必須回答這些問題。
使用多線程的理由之一是和進(jìn)程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務(wù)操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程必須分配給它獨(dú)立的地址空
間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護(hù)它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務(wù)工作方式。而運(yùn)行于一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程，它們彼此之間使用相同的地址
空間，共享大部分?jǐn)?shù)據(jù)，啟動(dòng)一個(gè)線程所花費(fèi)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程所花費(fèi)的空間，而且，線程間彼此切換所需的時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)程間切換所需要的時(shí)間。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，總的說來，一個(gè)進(jìn)程的開銷大約是一個(gè)線程開銷的30倍左右，當(dāng)然，在具體的系統(tǒng)上，這個(gè)數(shù)據(jù)可能會(huì)有較大的區(qū)別。
使用多線程
的理由之二是線程間方便的通信機(jī)制。對(duì)不同進(jìn)程來說，它們具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)空間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進(jìn)行，這種方式不僅費(fèi)時(shí)，而且很不方
便。線程則不然，由于同一進(jìn)程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線程所用，這不僅快捷，而且方便。當(dāng)然，數(shù)據(jù)的共享也帶來其他
一些問題，有的變量不能同時(shí)被兩個(gè)線程所修改，有的子程序中聲明為static的數(shù)據(jù)更有可能給多線程程序帶來災(zāi)難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時(shí)最
需要注意的地方。
除了以上所說的優(yōu)點(diǎn)外，不和進(jìn)程比較，多線程程序作為一種多任務(wù)、并發(fā)的工作方式，當(dāng)然有以下的優(yōu)點(diǎn)：
1) 提高應(yīng)用程序響應(yīng)。這對(duì)圖形界面的程序尤其有意義，當(dāng)一個(gè)操作耗時(shí)很長時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)等待這個(gè)操作，此時(shí)程序不會(huì)響應(yīng)鍵盤、鼠標(biāo)、菜單的操作，而使用多線程技術(shù)，將耗時(shí)長的操作（time consuming）置于一個(gè)新的線程，可以避免這種尷尬的情況。
2) 使多CPU系統(tǒng)更加有效。操作系統(tǒng)會(huì)保證當(dāng)線程數(shù)不大于CPU數(shù)目時(shí)，不同的線程運(yùn)行于不同的CPU上。
3) 改善程序結(jié)構(gòu)。一個(gè)既長又復(fù)雜的進(jìn)程可以考慮分為多個(gè)線程，成為幾個(gè)獨(dú)立或半獨(dú)立的運(yùn)行部分，這樣的程序會(huì)利于理解和修改。
下面我們先來嘗試編寫一個(gè)簡單的多線程程序。
簡單的多線程編程
Linux系統(tǒng)下的多線程遵循POSIX線程接口，稱為pthread。編寫Linux下的多線程程序，需要使用頭文件pthread.h，連接時(shí)需要
使用庫libpthread.a。順便說一下，Linux下pthread的實(shí)現(xiàn)是通過系統(tǒng)調(diào)用clone（）來實(shí)現(xiàn)的。clone（）是Linux所特
有的系統(tǒng)調(diào)用，它的使用方式類似fork，關(guān)于clone（）的詳細(xì)情況，有興趣的讀者可以去查看有關(guān)文檔說明。下面我們展示一個(gè)最簡單的多線程程序
pthread_create.c。
一個(gè)重要的線程創(chuàng)建函數(shù)原型：
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);
返回值：若是成功建立線程返回0,否則返回錯(cuò)誤的編號(hào)
形式參數(shù)：
pthread_t *restrict tidp 要?jiǎng)?chuàng)建的線程的線程id指針
const pthread_attr_t *restrict attr 創(chuàng)建線程時(shí)的線程屬性
void* (start_rtn)(void) 返回值是void類型的指針函數(shù)
void *restrict arg start_rtn的行參
例程1：
功能：創(chuàng)建一個(gè)簡單的線程
程序名稱：pthread_create.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_create.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *myThread1(void)
{
int i;
for (i=0; i<100; i++)
{
printf("This is the 1st pthread,created by zieckey.\n");
sleep(1);//Let this thread to sleep 1 second,and then continue to run
}
}
void *myThread2(void)
{
int i;
for (i=0; i<100; i++)
{
printf("This is the 2st pthread,created by zieckey.\n");
sleep(1);
}
}
int main()
{
int i=0, ret=0;
pthread_t id1,id2;
ret = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread1, NULL);
if (ret)
{
printf("Create pthread error!\n");
return 1;
}
ret = pthread_create(&id2, NULL, (void*)myThread2, NULL);
if (ret)
{
printf("Create pthread error!\n");
return 1;
}
pthread_join(id1, NULL);
pthread_join(id2, NULL);
return 0;
}
我們編譯此程序：
# gcc pthread_create.c -lpthread
因?yàn)閜thread的庫不是linux系統(tǒng)的庫，所以在進(jìn)行編譯的時(shí)候要加上-lpthread，否則編譯不過，會(huì)出現(xiàn)下面錯(cuò)誤
thread_test.c: 在函數(shù) ‘create’ 中：
thread_test.c:7: 警告： 在有返回值的函數(shù)中，程序流程到達(dá)函數(shù)尾
/tmp/ccOBJmuD.o: In function `main':thread_test.c:(.text+0x4f)：對(duì)‘pthread_create’未定義的引用
collect2: ld 返回 1
運(yùn)行，我們得到如下結(jié)果：
# ./a.out
This is the 1st pthread,created by zieckey.
This is the 2st pthread,created by zieckey.
This is the 1st pthread,created by zieckey.
This is the 2st pthread,created by zieckey.
This is the 2st pthread,created by zieckey.
This is the 1st pthread,created by zieckey.
....
兩個(gè)線程交替執(zhí)行。
此例子介紹了創(chuàng)建線程的方法。
下面例子介紹向線程傳遞參數(shù)。
例程2：
功能：向新的線程傳遞整形值
程序名稱：pthread_int.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_int.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** Pass a parameter to the thread.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *create(void *arg)
{
int *num;
num=(int *)arg;
printf("create parameter is %d \n",*num);
return (void *)0;
}
int main(int argc ,char *argv[])
{
pthread_t tidp;
int error;
int test=4;
int *attr=&test;
error=pthread_create(&tidp,NULL,create,(void *)attr);
if(error)
{
printf("pthread_create is created is not created ... \n");
return -1;
}
sleep(1);
printf("pthread_create is created ...\n");
return 0;
}
編譯方法：
gcc -lpthread pthread_int.c -Wall
執(zhí)行結(jié)果：
create parameter is 4
pthread_create is created is created ...
例程總結(jié)：
可以看出來，我們?cè)趍ain函數(shù)中傳遞的整行指針，傳遞到我們新建的線程函數(shù)中。
在上面的例子可以看出來我們向新的線程傳入了另一個(gè)線程的int數(shù)據(jù)，線程之間還可以傳遞字符串或是更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
例程3：
程序功能：向新建的線程傳遞字符串
程序名稱：pthread_string.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_string.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** Pass a ‘char*‘ parameter to the thread.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void *create(void *arg)
{
char *name;
name=(char *)arg;
printf("The parameter passed from main function is %s \n",name);
return (void *)0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
char *a="zieckey";
int error;
pthread_t tidp;
error=pthread_create(&tidp, NULL, create, (void *)a);
if(error!=0)
{
printf("pthread is not created.\n");
return -1;
}
sleep(1);
printf("pthread is created... \n");
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall pthread_string.c -lpthread
執(zhí)行結(jié)果：
The parameter passed from main function is zieckey
pthread is created...
例程總結(jié)：
可以看出來main函數(shù)中的字符串傳入了新建的線程中。
例程4：
程序功能：向新建的線程傳遞字符串
程序名稱：pthread_struct.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_struct.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** Pass a ‘char*‘ parameter to the thread.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
struct menber
{
int a;
char *s;
};
void *create(void *arg)
{
struct menber *temp;
temp=(struct menber *)arg;
printf("menber->a = %d \n",temp->a);
printf("menber->s = %s \n",temp->s);
return (void *)0;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
pthread_t tidp;
int error;
struct menber *b;
b=(struct menber *)malloc( sizeof(struct menber) );
b->a = 4;
b->s = "zieckey";
error = pthread_create(&tidp, NULL, create, (void *)b);
if( error )
{
printf("phread is not created...\n");
return -1;
}
sleep(1);
printf("pthread is created...\n");
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall pthread_struct.c -lpthread
執(zhí)行結(jié)果：
menber->a = 4
menber->s = zieckey
pthread is created...
例程總結(jié)：
可以看出來main函數(shù)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)體傳入了新建的線程中。
線程包含了標(biāo)識(shí)進(jìn)程內(nèi)執(zhí)行環(huán)境必須的信息。他集成了進(jìn)程中的所有信息都是對(duì)線程進(jìn)行共享的，包括文本程序、程序的全局內(nèi)存和堆內(nèi)存、棧以及文件描述符。
例程5：
程序目的：驗(yàn)證新建立的線程可以共享進(jìn)程中的數(shù)據(jù)
程序名稱：pthread_share.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_share_data.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** Pass a ‘char*‘ parameter to the thread.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
static int a=4;
void *create(void *arg)
{
printf("new pthread ... \n");
printf("a=%d \n",a);
return (void *)0;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
pthread_t tidp;
int error;
a=5;
error=pthread_create(&tidp, NULL, create, NULL);
if(error!=0)
{
printf("new thread is not create ... \n");
return -1;
}
sleep(1);
printf("new thread is created ... \n");
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall pthread_share_data.c -lpthread
執(zhí)行結(jié)果：
new pthread ...
a=5
new thread is created ...
例程總結(jié)：
可以看出來，我們?cè)谥骶€程更改了我們的全局變量a的值的時(shí)候，我們新建立的線程則打印出來了改變的值，可以看出可以訪問線程所在進(jìn)程中的數(shù)據(jù)信息。
2、線程的終止
如果進(jìn)程中任何一個(gè)線程中調(diào)用exit，_Exit,或者是_exit，那么整個(gè)進(jìn)程就會(huì)終止，
與此類似，如果信號(hào)的默認(rèn)的動(dòng)作是終止進(jìn)程，那么，把該信號(hào)發(fā)送到線程會(huì)終止進(jìn)程。
線程的正常退出的方式：
(1) 線程只是從啟動(dòng)例程中返回，返回值是線程中的退出碼
(2) 線程可以被另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行終止
(3) 線程自己調(diào)用pthread_exit函數(shù)
兩個(gè)重要的函數(shù)原型：
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *rval_ptr);
/*rval_ptr 線程退出返回的指針*/
int pthread_join(pthread_t thread,void **rval_ptr);
/*成功結(jié)束進(jìn)程為0,否則為錯(cuò)誤編碼*/
例程6
程序目的：線程正常退出，接受線程退出的返回碼
程序名稱：pthread_exit.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_exit.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS
** A example showing a thread to exit and with a return code.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *create(void *arg)
{
printf("new thread is created ... \n");
return (void *)8;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
pthread_t tid;
int error;
void *temp;
error = pthread_create(&tid, NULL, create, NULL);
if( error )
{
printf("thread is not created ... \n");
return -1;
}
error = pthread_join(tid, &temp);
if( error )
{
printf("thread is not exit ... \n");
return -2;
}
printf("thread is exit code %d \n", (int )temp);
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall pthread_exit.c -lpthread
執(zhí)行結(jié)果：
new thread is created ...
thread is exit code 8
例程總結(jié)：
可以看出來，線程退出可以返回線程的int數(shù)值。線程退出不僅僅可以返回線程的int數(shù)值，還可以返回一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
例程7
程序目的：線程結(jié)束返回一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
程序名稱：pthread_return_struct.c
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
struct menber
{
int a;
char *b;
}temp={8,"zieckey"};
void *create(void *arg)
{
printf("new thread ... \n");
return (void *)&temp;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int error;
pthread_t tid;
struct menber *c;
error = pthread_create(&tid, NULL, create, NULL);
if( error )
{
printf("new thread is not created ... \n");
return -1;
}
printf("main ... \n");
error = pthread_join(tid,(void *)&c);
if( error )
{
printf("new thread is not exit ... \n");
return -2;
}
printf("c->a = %d \n",c->a);
printf("c->b = %s \n",c->b);
sleep(1);
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall pthread_return_struct.c -lpthread
執(zhí)行結(jié)果：
main ...
new thread ...
c->a = 8
c->b = zieckey
例程總結(jié)：
一定要記得返回的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要是在這個(gè)數(shù)據(jù)要返回的結(jié)構(gòu)沒有釋放的時(shí)候應(yīng)用，
如果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化，那返回的就不會(huì)是我們所需要的，而是臟數(shù)據(jù)
3、線程標(biāo)識(shí)
函數(shù)原型：
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
pid_t getpid(void);
getpid()用來取得目前進(jìn)程的進(jìn)程識(shí)別碼,函數(shù)說明
例程8
程序目的：實(shí)現(xiàn)在新建立的線程中打印該線程的id和進(jìn)程id
程序名稱：pthread_id.c
/********************************************************************************************
** Name:pthread_id.c
** Used to study the multithread programming in Linux OS.
** Showing how to get the thread's tid and the process's pid.
** Author:zeickey
** Date:2006/9/16
** Copyright (c) 2006,All Rights Reserved!
*********************************************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h> /*getpid()*/
void *create(void *arg)
{
printf("New thread .... \n");
printf("This thread's id is %u \n", (unsigned int)pthread_self());
printf("The process pid is %d \n",getpid());
return (void *)0;
}
int main(int argc,char *argv[])
{
pthread_t tid;
int error;
printf("Main thread is starting ... \n");
error = pthread_create(&tid, NULL, create, NULL);
if(error)
{
printf("thread is not created ... \n");
return -1;
}
printf("The main process's pid is %d \n",getpid());
sleep(1);
return 0;
}
編譯方法：
gcc -Wall -lpthread pthread_id.c
執(zhí)行結(jié)果：
Main thread is starting ...
The main process's pid is 3307
New thread ....
This thread's id is 3086347152
The process pid is 3307