C++ thread的所有用法 讲解

C语言中的线程是一种轻量级的进程，它可以在同一个进程中并发执行多个任务。线程可以共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等，但每个线程都拥有自己的寄存器和栈空间。线程的使用可以提高程序的运行效率，增强程序的并发性能。

以下是C语言中线程的常用用法：

1. 创建线程

创建线程需要使用pthread_create()函数。它的原型如下：

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine)(void*), void *arg);

参数说明：

- thread：指向线程标识符的指针。
- attr：线程属性，通常为NULL。
- start_routine：线程函数的指针。
- arg：传递给线程函数的参数。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void* thread_function(void* arg)
{
    printf("Thread is running.\n");
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);
    printf("Thread created.\n");
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("Thread finished.\n");
    return 0;
}

2. 终止线程

线程可以通过调用pthread_exit()函数来终止自己。如果一个线程已经被终止，其他线程可以通过pthread_join()函数来等待它的结束。如果一个线程不希望其他线程等待它的结束，可以使用pthread_detach()函数将它分离。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

void* thread_function(void* arg)
{
    printf("Thread is running.\n");
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);
    printf("Thread created.\n");
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("Thread finished.\n");
    return 0;
}

3. 线程同步

在多线程编程中，经常需要进行线程同步，以保证各个线程之间的顺序和正确性。C语言提供了多种线程同步的机制，如互斥锁、条件变量、信号量等。

互斥锁：在多个线程访问共享资源时，需要保证同时只有一个线程能够访问，这时就需要使用互斥锁来保护共享资源。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int counter = 0;

void* thread_function(void* arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 100000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    printf("Counter value: %d\n", counter);
    return 0;
}

条件变量：条件变量用于在多个线程之间传递信号，以便线程之间能够相互通信。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int counter = 0;

void* thread_function(void* arg)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (counter < 3) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    printf("Thread finished.\n");
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    counter++;
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    counter++;
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    counter++;
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("All threads finished.\n");
    return 0;
}

信号量：信号量用于在多个线程之间同步访问共享资源。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>

sem_t sem;
int counter = 0;

void* thread_function(void* arg)
{
    int i;
    for (i = 0; i < 100000; i++) {
        sem_wait(&sem);
        counter++;
        sem_post(&sem);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;
    sem_init(&sem, 0, 1);
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    sem_destroy(&sem);
    printf("Counter value: %d\n", counter);
    return 0;
}

4. 线程池

线程池是一种常用的线程管理方法，它可以预先创建一些线程，并将它们保存在一个线程池中，以便随时调用。这种方法可以避免频繁地创建和销毁线程，提高程序的效率。

示例代码：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define THREAD_POOL_SIZE 5

typedef struct {
    pthread_t thread_id;
    int busy;
} thread_t;

thread_t thread_pool[THREAD_POOL_SIZE];

void* thread_function(void* arg)
{
    int index = *(int*)arg;
    printf("Thread %d is running.\n", index);
    while (1) {
        // do something
        thread_pool[index].busy = 0;
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main()
{
    int i;
    for (i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        pthread_create(&thread_pool[i].thread_id, NULL, thread_function, &i);
    }
    while (1) {
        // do something
        for (i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
            if (!thread_pool[i].busy) {
                thread_pool[i].busy = 1;
                break;
            }
        }
    }
    return 0;
}

以上是C语言中线程的常用用法。在实际使用中，需要根据具体情况选择合适的线程同步方法，以保证程序的正确性和效率。