http://www.yuanma.org/data/2007/0921/article_2859.htm
線(xiàn)程（thread）技術(shù)早在60年代就被提出，但真正應(yīng)用多線(xiàn)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(xiàn)程的概念，但是在一個(gè)進(jìn)程（process）中只允許有一個(gè)線(xiàn)程，這樣多線(xiàn)程就意味著多進(jìn)程。
現(xiàn)在，多線(xiàn)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(xiàn)程呢？使用多線(xiàn)程到底有哪些好處？什么的系統(tǒng)應(yīng)該選用多線(xiàn)程？我們首先必須回答這些問(wèn)題。
使用多線(xiàn)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(lái)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(shuō)來(lái)，一個(gè)進(jìn)程的開(kāi)銷(xiāo)大約是一個(gè)線(xiàn)程開(kāi)銷(xiāo)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(xiàn)程
的理由之二是線(xiàn)程間方便的通信機(jī)制。對(duì)不同進(jìn)程來(lái)說(shuō)，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(guò)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(xiàn)程則不然，由于同一進(jìn)程下的線(xiàn)程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個(gè)線(xiàn)程的數(shù)據(jù)可以直接為其它線(xiàn)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(lái)其他
一些問(wèn)題，有的變量不能同時(shí)被兩個(gè)線(xiàn)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(xiàn)程程序帶來(lái)災(zāi)難性的打擊，這些正是編寫(xiě)多線(xiàn)程程序時(shí)最
需要注意的地方。
除了以上所說(shuō)的優(yōu)點(diǎn)外，不和進(jìn)程比較，多線(xiàn)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(zhǎng)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(pán)、鼠標(biāo)、菜單的操作，而使用多線(xiàn)程技術(shù)，將耗時(shí)長(zhǎng)的操作（time consuming）置于一個(gè)新的線(xiàn)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(xiàn)程數(shù)不大于CPU數(shù)目時(shí)，不同的線(xiàn)程運(yùn)行于不同的CPU上。
3) 改善程序結(jié)構(gòu)。一個(gè)既長(zhǎng)又復(fù)雜的進(jìn)程可以考慮分為多個(gè)線(xiàn)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(lái)嘗試編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的多線(xiàn)程程序。
簡(jiǎn)單的多線(xiàn)程編程
Linux系統(tǒng)下的多線(xiàn)程遵循POSIX線(xiàn)程接口，稱(chēng)為pthread。編寫(xiě)Linux下的多線(xiàn)程程序，需要使用頭文件pthread.h，連接時(shí)需要
使用庫(kù)libpthread.a。順便說(shuō)一下，Linux下pthread的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用clone（）來(lái)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(lèi)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(shuō)明。下面我們展示一個(gè)最簡(jiǎn)單的多線(xiàn)程程序
pthread_create.c。
一個(gè)重要的線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)程的線(xiàn)程id指針
const pthread_attr_t *restrict attr 創(chuàng)建線(xiàn)程時(shí)的線(xiàn)程屬性
void* (start_rtn)(void) 返回值是void類(lèi)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(jiǎn)單的線(xiàn)程
程序名稱(chēng)：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(kù)不是linux系統(tǒng)的庫(kù)，所以在進(jìn)行編譯的時(shí)候要加上-lpthread，否則編譯不過(guò)，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(xiàn)程交替執(zhí)行。
此例子介紹了創(chuàng)建線(xiàn)程的方法。
下面例子介紹向線(xiàn)程傳遞參數(shù)。
例程2：
功能：向新的線(xiàn)程傳遞整形值
程序名稱(chēng)：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(lái)，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(xiàn)程函數(shù)中。
在上面的例子可以看出來(lái)我們向新的線(xiàn)程傳入了另一個(gè)線(xiàn)程的int數(shù)據(jù)，線(xiàn)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(xiàn)程傳遞字符串
程序名稱(chēng)：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(lái)main函數(shù)中的字符串傳入了新建的線(xiàn)程中。
例程4：
程序功能：向新建的線(xiàn)程傳遞字符串
程序名稱(chēng)：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(lái)main函數(shù)中的一個(gè)結(jié)構(gòu)體傳入了新建的線(xiàn)程中。
線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)程可以共享進(jìn)程中的數(shù)據(jù)
程序名稱(chēng)：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(lái)，我們?cè)谥骶€(xiàn)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(xiàn)程則打印出來(lái)了改變的值，可以看出可以訪(fǎng)問(wèn)線(xiàn)程所在進(jìn)程中的數(shù)據(jù)信息。
2、線(xiàn)程的終止
如果進(jìn)程中任何一個(gè)線(xiàn)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(lèi)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(xiàn)程會(huì)終止進(jìn)程。
線(xiàn)程的正常退出的方式：
(1) 線(xiàn)程只是從啟動(dòng)例程中返回，返回值是線(xiàn)程中的退出碼
(2) 線(xiàn)程可以被另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行終止
(3) 線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)程正常退出，接受線(xiàn)程退出的返回碼
程序名稱(chēng)：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(lái)，線(xiàn)程退出可以返回線(xiàn)程的int數(shù)值。線(xiàn)程退出不僅僅可以返回線(xiàn)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(xiàn)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(chēng)：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(méi)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(xiàn)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(lái)取得目前進(jìn)程的進(jìn)程識(shí)別碼,函數(shù)說(shuō)明
例程8
程序目的：實(shí)現(xiàn)在新建立的線(xiàn)程中打印該線(xiàn)程的id和進(jìn)程id
程序名稱(chēng)：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