Posix线程编程详解：从创建到同步

"Posix线程编程指南是西安电子科技大学软件学院现代操作系统课程的重要参考资料，主要涵盖线程的创建、取消、线程私有数据、线程同步、线程终止以及其他相关函数的使用方法。该指南详细介绍了如何在Unix/Linux环境中进行多线程编程，以提高程序的并发性和效率。" 在Posix线程编程中，线程被视为执行体的一个实例，它与进程内的其他线程共享数据空间，但拥有独立的栈和执行顺序。引入线程的目的在于提升程序并发性，减少资源调度开销，缩短响应时间。相比进程，线程创建和切换成本更低，但对资源的管理和保护不够严格。进程在资源隔离和可移植性方面更具优势，尤其适用于跨机器的执行。 创建线程是通过pthread_create()函数实现的，其参数包括新线程的标识符、线程属性、线程启动函数和传递给启动函数的参数。新线程的执行序列不同于创建它的主线程，这意味着它们可以并行执行不同的任务。 线程取消是通过pthread_cancel()函数来实现，它允许在程序的特定点中断线程的执行。线程取消有明确的语义，并且需要在取消点进行特殊处理，如清理工作。pthread_cleanup_push()和pthread_cleanup_pop()等函数用于注册和撤销取消点时的清理函数。 线程私有数据（Thread Specific Data）允许每个线程维护自己的数据副本，避免了多线程环境下数据共享带来的同步问题。使用pthread_key_create()和pthread_key_delete()创建和注销线程私有数据键，通过pthread_getspecific()和pthread_setspecific()获取和设置相应键对应的数据。 线程同步是多线程编程中的关键部分，包括互斥锁、条件变量、信号灯等多种机制。互斥锁（mutex）用于保护共享资源，确保同一时间只有一个线程访问；条件变量允许线程等待特定条件满足后继续执行；信号灯（semaphore）则提供一种计数机制，控制多个线程对资源的访问。此外，异步信号和读写锁也是常见的同步手段。 线程的终止方式包括正常退出、被其他线程杀死或系统强制终止。线程退出时可能需要执行清理操作，如释放分配的资源。pthread_exit()函数用于线程的正常退出，而直接返回主函数等价于调用pthread_exit()，但两者的区别在于对返回值的处理。 最后，还有一些杂项函数，如pthread_self()获取当前线程ID，pthread_equal()比较两个线程ID，pthread_once()保证代码只执行一次，以及不推荐使用的pthread_kill_other_threads_np()函数，它用于非正常地终止其他线程。 Posix线程编程指南为开发者提供了全面的多线程编程知识，帮助他们理解和利用多线程技术提高程序性能和响应性。