介绍：什么是线程,线程的优点是什么？
线程在unix下，被称为轻量级的进程，线程虽然不是进程，但却可以看作是unix进程的表亲，同一进程中的多条线程将共享该进程中的全部资源，如虚拟地址空间，文件描述服，和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用占（call stack），自己的寄存器环境（register context），自己的线程本地存储（thread-local storage）。一个进程可以有很多线程，每条线程执行不同的任务。
线程可以提高应用程序在多核环境下处理诸如文件I/O或者socket I/O 等会产生堵塞的情况的表现性能。在unix系统中，一个进程包含很多东西，包括可执行的程序，以及一大堆诸如文件描述符地址空间等资源。在很多情况下，完成相关任务的不同代码间需要交换数据。如果采用多进程的方式，那么通信就需要在用户空间和内核空间进频繁的切换，开销很多大。但是如果使用多线程的方式，因为可以使用共享的全局变量，所以线程间的通信（数据交换）变得高效非常。
hello world（线程创建 ， 结束， 等待）
创建线程：pthread_create()
线程创建函数包含四个变量：1、一个线程变量名，被创建线程的标识。2、线程的属性指针，缺省为NULL即可。3、被创建线程的程序代码 4、程序的代码的参数：for example ：
-pthread_t thrd1;-pthread_attr_t attr; -void thread_function(void argument);-char *some_argument;
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int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr ,void *(*func), void *arg);返回值 0 成功 ，返回 errcode 失败 |
结束线程：pthread_exit()
线程结束调用pthread_exit(void * retval);//retval用于存放进程结束的退出状态。
线程等待：pthread_join()
pthread_create()调用成功后，新线程和老线程谁先执行，谁后执行用户是不知道的，这一块取决于操作系统对县城的调度，如果我们需要等待指定线程结束，需要使用pthread_join（）函数，这个函数实际上类似于多进程编程中的waitpid。举例：假设A线程调用pthread_join
试图去操作B线程，该函数将A线程阻塞，直到B线程退出，当B线程退出以后，A线程会收集B线程的返回码。该函数：
int pthread_join(pthread_t thread , void ** retval);
参数：thread所等待的进程，retval指向某个存储线程返回值的变量
返回值： 0 成功，返回 errcode 错误。
调用示例： pthread_join(thrd1,NULL);
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/************************************************************************* > File Name: thread_hello_world.c > Author: couldtt(fyby) > Mail: fuyunbiyi@gmail.com > Created Time: 2013年12月14日 星期六 11时48分50秒 ************************************************************************/#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> void print_message_function (void *ptr); int main() { int tmp1, tmp2; void *retval; pthread_t thread1, thread2; char *message1 = "thread1"; char *message2 = "thread2"; int ret_thrd1, ret_thrd2; ret_thrd1 = pthread_create(&thread1, NULL, (void *)&print_message_function, (void *) message1); ret_thrd2 = pthread_create(&thread2, NULL, (void *)&print_message_function, (void *) message2); // 线程创建成功，返回0,失败返回失败号 if (ret_thrd1 != 0) { printf("线程1创建失败
"); } else { printf("线程1创建成功
"); } if (ret_thrd2 != 0) { printf("线程2创建失败
"); } else { printf("线程2创建成功
"); } //同样，pthread_join的返回值成功为0 tmp1 = pthread_join(thread1, &retval); printf("thread1 return value(retval) is %d
", (int)retval); printf("thread1 return value(tmp) is %d
", tmp1); if (tmp1 != 0) { printf("cannot join with thread1
"); } printf("thread1 end
"); tmp2 = pthread_join(thread1, &retval); printf("thread2 return value(retval) is %d
", (int)retval); printf("thread2 return value(tmp) is %d
", tmp1); if (tmp2 != 0) { printf("cannot join with thread2
"); } printf("thread2 end
"); } void print_message_function( void *ptr ) { int i = 0; for (i; i<5; i++) { printf("%s:%d
", (char *)ptr, i); } } |
编译：
gcc thread_hello_world.c -o test -lpthread 注意：一定要加上-lpthread，要不然会报错，因为源代码里引用了pthread.H里的东西，所以在gcc进行连接的时候，必须要找到这些库的二进制实现代码。
结果分析：
1、这段代码我运行了两次，可以看到，两次运行的结果是不一样的，从而说明，新线程和老线程谁先执行，谁后执行用户是不知道的，这一块取决于操作系统的调度。
2、这是一个非常简单的例子，hello world 级别的。只使用来掩饰下linux 下 C多线程的使用，在实际应用中由于多线程往往会访问共享的资源（典型的是访问同一个全局变量），因此多个线程间存在着竞争的关系，这就需要对多个线程进行同步，对其访问的数据予以保护。
多线程的同步与互斥：
方式一：锁
在主线程中初始化锁为解锁状态
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
在编译时初始化锁为解锁状态：
锁初始化 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
访问对象时的加锁操作与解锁操作
加锁 pthread_mutex_lock(&mutex);
释放锁 pthread_mutex_unlock(&mutex);
不加锁数据不同步
我们先来看一个不加锁，多个线程访问同一段数据的程序。
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1 /************************************************************************* 2 > File Name: no_mutex.c 3 > Author: couldtt(fyby) 4 > Mail: fuyunbiyi@gmail.com 5 > Created Time: 2013年12月15日 星期日 17时52分24秒 6 ************************************************************************/ 7 8 #include <stdio.h> 9 #include <stdlib.h>10 #include <pthread.h>1112 int sharedi = 0;13 void increse_num(void);1415 int main(){16 int ret;17 pthread_t thrd1, thrd2, thrd3;1819 ret = pthread_create(&thrd1, NULL, (void *)increse_num, NULL);20 ret = pthread_create(&thrd2, NULL, (void *)increse_num, NULL);21 ret = pthread_create(&thrd3, NULL, (void *)increse_num, NULL);2223 pthread_join(thrd1, NULL);24 pthread_join(thrd2, NULL);25 pthread_join(thrd3, NULL);2627 printf("sharedi = %d
", sharedi);2829 return 0;3031 }3233 void increse_num(void) {34 long i,tmp;35 for(i=0; i<=100000; i++) {36 tmp = sharedi;37 tmp = tmp + 1;38 sharedi = tmp;39 }40 } |
编译运行之后，（不加锁），我们可以知道，每次运行的结果都会不一样，而其运行结果也不符合我们的预期，出现了错误的结果。原因是三个线程竞争访问全局变量sharendi，并且都没有进行相应的同步。
举个例子：当线程thrd1访问到 sharendi的时候，sharendi的值是1000，然后线程thrd1将sharendi的值累加到了1001，可是线程thrd2取得sharendi的时候，sharendi的值是1000，这时候线程thrd2对sharendi的值进行加1的操作，变成了1001，可是这个时候，sharendi的值已经被线程thrd1加到1001了，然而，thrd2并不知情1，所以又将sharendi的值赋值为了1001，从而导致了结果的错误。
这样来看，我们就需要一个线程互斥的机制来保护sharendi这个变量，让同一时刻，只有一个线程能够访问到这个变量，从而使它的值能够保证正确的变化。
加锁，数据同步
通过枷锁，保证sharendi变量在进行变更的时候，只有一个线程能够收到，并在该线程对其进行操作的时候，其它线程无法对其进行访问。
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1 /************************************************************************* 2 > File Name: mutex.c 3 > Author: couldtt(fyby) 4 > Mail: fuyunbiyi@gmail.com 5 > Created Time: 2013年12月15日 星期日 17时52分24秒 6 ************************************************************************/ 7 8 #include <stdio.h> 9 #include <stdlib.h>10 #include <pthread.h>1112 int sharedi = 0;13 void increse_num(void);1415 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;1617 int main(){18 int ret;19 pthread_t thrd1, thrd2, thrd3;2021 ret = pthread_create(&thrd1, NULL, (void *)increse_num, NULL);22 ret = pthread_create(&thrd2, NULL, (void *)increse_num, NULL);23 ret = pthread_create(&thrd3, NULL, (void *)increse_num, NULL);2425 pthread_join(thrd1, NULL);26 pthread_join(thrd2, NULL);27 pthread_join(thrd3, NULL);2829 printf("sharedi = %d
", sharedi);3031 return 0;3233 }3435 void increse_num(void) {36 long i,tmp;37 for(i=0; i<=100000; i++) {38 /*加锁*/39 if (pthread_mutex_lock(&mutex) != 0) {40 perror("pthread_mutex_lock");41 exit(EXIT_FAILURE);42 }43 tmp = sharedi;44 tmp = tmp + 1;45 sharedi = tmp;46 /*解锁锁*/47 if (pthread_mutex_unlock(&mutex) != 0) {48 perror("pthread_mutex_unlock");49 exit(EXIT_FAILURE);50 }51 }52 } |
结果分析：加锁
这一次我们是正确的，锁有效的的保护了我们的数据安全，然而：
1、锁保护的并不是我们的共享变量（或者是说共享内存），对于共享的内存而言，用户是无法直接对其保护的，因为那是物理内存，无法阻止其它程序的代码访问。事实上，锁所以对关键区域进行了保护，在本例中，是因为所有的线程都遵循一个原则，那就是在进入关键区域前加同一把锁，再退出关键区域前释放同一把锁。
2、加锁时会带来额外开销的，加锁的代码去运行速度不如不加锁的快，所以，在使用锁的时候，要合理，再不需要对关键区域进行保护的场景下，我们便不要画蛇添足，为其加锁了。
方式二：信号量
所有一个横明显的缺点就是他只有两种状态：锁定，不锁定
信号量本质上是一个非负数的整数计数器，他也被用来控制对公共资源的访问。当公共资源增加的时候，调用信号量增加函数sem_post()对其进行增加，当公共资源减少的时候，调用函数sem_wait()来减少信号量。其实，我们是可以把锁当作一个0-1信号量的。
它是在semaphore.h中定义的，信号量的数据结构为sem_t ,本质上，他是一个long型整数。
相关函数：
初始化信号量： int sem_inin(sem_t *sem,int pshared, unsigned int value);
成功返回0，失败返回-1
参数：
sem：指向信号量结构的一个指针
pshared：不是0 的时候，该信号量在线程间共享，否则只能为当前进程的所有线程们共享。
value：信号量的初始值
信号量减一操作，当sem = 0的时候该函数会堵塞 int sem_wait(sem_t * sem);
成功返回0 ，失败返回-1
参数：
sem：指向信号量的一个指针
信号量加一操作：int sem_post(sem_t * sem);
参数与返回同上
销毁信号量:=： int sem_destroy(sem_t * sem);
参数与返回同上
代码示例：
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1 /************************************************************************* 2 > File Name: sem.c 3 > Author: couldtt(fyby) 4 > Mail: fuyunbiyi@gmail.com 5 > Created Time: 2013年12月15日 星期日 19时25分08秒 6 ************************************************************************/ 7 8 #include <stdio.h> 9 #include <unistd.h>10 #include <pthread.h>11 #include <semaphore.h>1213 #define MAXSIZE 101415 int stack[MAXSIZE];16 int size = 0;17 sem_t sem;1819 // 生产者20 void provide_data(void) {21 int i;22 for (i=0; i< MAXSIZE; i++) {23 stack[i] = i;24 sem_post(&sem); //为信号量加125 }26 }2728 // 消费者29 void handle_data(void) {30 int i;31 while((i = size++) < MAXSIZE) {32 sem_wait(&sem);33 printf("乘法: %d X %d = %d
", stack[i], stack[i], stack[i]*stack[i]);34 sleep(1);35 }36 }3738 int main(void) {3940 pthread_t provider, handler;4142 sem_init(&sem, 0, 0); //信号量初始化43 pthread_create(&provider, NULL, (void *)handle_data, NULL);44 pthread_create(&handler, NULL, (void *)provide_data, NULL);45 pthread_join(provider, NULL);46 pthread_join(handler, NULL);47 sem_destroy(&sem); //销毁信号量4849 return 0;50 } |
运行结果：
信号量的使用，因为信号量机制的存在，所以代码在handle_data的时候，如果sem_wait(&sem);时，sem为0 ，那么代码会堵塞在sem_wait()上面，从而避免了在stack中访问错误的index而使真个程序崩溃。