http://www.yuanma.org/data/2007/0921/article_2859.htm
線程（thread）技術早在60年代就被提出，但真正應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，但是在一個進程（process）中只允許有一個線程，這樣多線程就意味著多進程。
現(xiàn)在，多線程技術已經(jīng)被許多操作系統(tǒng)所支持，包括Windows/NT，當然，也包括Linux。
為什么有了進程的概念后，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程相比，它是一種非常"節(jié)儉"的多任務操作方式。我們知道，在Linux系統(tǒng)下，啟動一個新的進程必須分配給它獨立的地址空
間，建立眾多的數(shù)據(jù)表來維護它的代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段，這是一種"昂貴"的多任務工作方式。而運行于一個進程中的多個線程，它們彼此之間使用相同的地址
空間，共享大部分數(shù)據(jù)，啟動一個線程所花費的空間遠遠小于啟動一個進程所花費的空間，而且，線程間彼此切換所需的時間也遠遠小于進程間切換所需要的時間。
據(jù)統(tǒng)計，總的說來，一個進程的開銷大約是一個線程開銷的30倍左右，當然，在具體的系統(tǒng)上，這個數(shù)據(jù)可能會有較大的區(qū)別。
使用多線程
的理由之二是線程間方便的通信機制。對不同進程來說，它們具有獨立的數(shù)據(jù)空間，要進行數(shù)據(jù)的傳遞只能通過通信的方式進行，這種方式不僅費時，而且很不方
便。線程則不然，由于同一進程下的線程之間共享數(shù)據(jù)空間，所以一個線程的數(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，有的變量不能同時被兩個線程所修改，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難性的打擊，這些正是編寫多線程程序時最
需要注意的地方。
除了以上所說的優(yōu)點外，不和進程比較，多線程程序作為一種多任務、并發(fā)的工作方式，當然有以下的優(yōu)點：
1) 提高應用程序響應。這對圖形界面的程序尤其有意義，當一個操作耗時很長時，整個系統(tǒng)都會等待這個操作，此時程序不會響應鍵盤、鼠標、菜單的操作，而使用多線程技術，將耗時長的操作（time consuming）置于一個新的線程，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)會保證當線程數(shù)不大于CPU數(shù)目時，不同的線程運行于不同的CPU上。
3) 改善程序結構。一個既長又復雜的進程可以考慮分為多個線程，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程序會利于理解和修改。
下面我們先來嘗試編寫一個簡單的多線程程序。
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，連接時需要
使用庫libpthread.a。順便說一下，Linux下pthread的實現(xiàn)是通過系統(tǒng)調用clone（）來實現(xiàn)的。clone（）是Linux所特
有的系統(tǒng)調用，它的使用方式類似fork，關于clone（）的詳細情況，有興趣的讀者可以去查看有關文檔說明。下面我們展示一個最簡單的多線程程序
pthread_create.c。
一個重要的線程創(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,否則返回錯誤的編號
形式參數(shù)：
pthread_t *restrict tidp 要創(chuàng)建的線程的線程id指針
const pthread_attr_t *restrict attr 創(chuàng)建線程時的線程屬性
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
因為pthread的庫不是linux系統(tǒng)的庫，所以在進行編譯的時候要加上-lpthread，否則編譯不過，會出現(xiàn)下面錯誤
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，程序流程到達函數(shù)尾
/tmp/ccOBJmuD.o: In function `main':thread_test.c:(.text+0x4f)：對‘pthread_create’未定義的引用
collect2: ld 返回 1
運行，我們得到如下結果：
# ./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)行結果：
create parameter is 4
pthread_create is created is created ...
例程總結：
可以看出來，我們在main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線程的int數(shù)據(jù)，線程之間還可以傳遞字符串或是更復雜的數(shù)據(jù)結構。
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)行結果：
The parameter passed from main function is zieckey
pthread is created...
例程總結：
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)行結果：
menber->a = 4
menber->s = zieckey
pthread is created...
例程總結：
可以看出來main函數(shù)中的一個結構體傳入了新建的線程中。
線程包含了標識進程內(nèi)執(zhí)行環(huán)境必須的信息。他集成了進程中的所有信息都是對線程進行共享的，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：驗證新建立的線程可以共享進程中的數(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)行結果：
new pthread ...
a=5
new thread is created ...
例程總結：
可以看出來，我們在主線程更改了我們的全局變量a的值的時候，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程中的數(shù)據(jù)信息。
2、線程的終止
如果進程中任何一個線程中調用exit，_Exit,或者是_exit，那么整個進程就會終止，
與此類似，如果信號的默認的動作是終止進程，那么，把該信號發(fā)送到線程會終止進程。
線程的正常退出的方式：
(1) 線程只是從啟動例程中返回，返回值是線程中的退出碼
(2) 線程可以被另一個進程進行終止
(3) 線程自己調用pthread_exit函數(shù)
兩個重要的函數(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);
/*成功結束進程為0,否則為錯誤編碼*/
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)行結果：
new thread is created ...
thread is exit code 8
例程總結：
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，還可以返回一個復雜的數(shù)據(jù)結構。
例程7
程序目的：線程結束返回一個復雜的數(shù)據(jù)結構
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)行結果：
main ...
new thread ...
c->a = 8
c->b = zieckey
例程總結：
一定要記得返回的數(shù)據(jù)結構要是在這個數(shù)據(jù)要返回的結構沒有釋放的時候應用，
如果數(shù)據(jù)結構已經(jīng)發(fā)生變化，那返回的就不會是我們所需要的，而是臟數(shù)據(jù)
3、線程標識
函數(shù)原型：
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
pid_t getpid(void);
getpid()用來取得目前進程的進程識別碼,函數(shù)說明
例程8
程序目的：實現(xiàn)在新建立的線程中打印該線程的id和進程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