Linux多线程编程与调优：北大课程讲义

"北京大学-C++多线编程，课程涵盖了Linux环境下多线程的编程与调优，包括POSIX线程库Pthreads的使用、线程的基本操作、线程属性、线程互斥与同步，以及线程的调试和优化。课程得到Intel的资助，适合C++初学者学习多线程编程技术。" 在多核软件开发中，利用多线程技术能有效提升程序的并发性能。POSIX线程库Pthreads是Linux系统中广泛使用的线程接口，它提供了丰富的功能来创建、管理和协调线程。相比使用`fork()`创建进程，Pthreads创建线程更为高效，因为线程共享进程的内存空间，减少了数据复制开销，同时线程间的通信和上下文切换也更为简便。 Pthreads库的核心操作包括： 1. **线程创建**：通过`pthread_create()`函数创建线程，传入线程标识符、线程属性、线程入口函数及参数。线程开始执行后，将调用指定的`start_routine`函数。 2. **线程退出**：线程可以通过`pthread_exit()`显式结束执行，或者当线程执行完毕后自然退出。此外，还可以使用`pthread_cancel()`来取消其他线程的执行。 3. **线程等待**：使用`pthread_join()`函数，主程序可以等待某个线程完成其任务。这会导致调用线程暂停，直到等待的线程结束。`pthread_join()`可以获取线程的返回值。 4. **线程分离**：`pthread_detach()`函数使得线程在结束时自动释放资源，无需主程序进行`pthread_join()`。分离线程在结束时会自动清理自身，但一旦线程被分离，就不能再使用`pthread_join()`。 线程属性是Pthreads中一个重要的概念，它们影响线程的行为和调度： - **detachstate**：决定线程是可join（默认）还是分离。可join线程需要通过`pthread_join()`回收，而分离线程结束后资源自动回收。 - **schedpolicy**：调度策略，如SCHED_RR（轮转）、SCHED_FIFO（先进先出）等，决定了线程的执行顺序。 - **schedparam**：调度参数，如优先级，与调度策略配合决定线程的执行优先级。 - **inheritsched**：控制新线程是否继承父线程的调度策略和参数。 此外，线程的互斥与同步是多线程编程中的关键部分，用于确保线程安全。互斥量（mutex）用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程访问共享资源；条件变量（condition variable）则允许线程等待特定条件满足后再继续执行，常与互斥量一起使用。 调试多线程程序，GDB是一个强大的工具，它支持单步调试线程、设置断点以及查看线程状态等功能，对于理解和优化多线程代码至关重要。 掌握Pthreads库和多线程编程技巧是现代软件开发的重要组成部分，尤其在多核处理器的背景下，能有效提高程序的运行效率和并发能力。在实际应用中，理解线程生命周期管理、同步机制以及调优策略，是编写高效、稳定的多线程程序的基础。