多线程编程1——基础知识

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器，一组寄存器和栈），但是它可与同属于一个进程的其他的线程共享进程拥有的全部资源。

Linux进程创建一个新线程时，线程将拥有自己的栈（因为线程有自己的局部变量），但与它的创建者共享全局变量、文件描述符、信号句柄和当前目录状态。

Linux通过fork创建子进程与创建线程之间是有区别的：fork创建出该进程的一份拷贝，这个新进程拥有自己的变量和自己的PID，它的时间调度是独立的，它的执行几乎完全独立于父进程。

进程可以看成一个资源的基本单位，而线程是程序调度的基本单位，一个进程内部的线程之间共享进程获得的时间

线程相对于进程的优点：
1、和进程相比，它是一种非常”节俭”的多任务操作方式。在linux系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种”昂贵”的多任务工作方式。

2、运行于一个进程中的多个线程，它们之间使用相同的地址空间，而且线程间彼此切换所需时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，一个进程的开销大约是一个线程开销的30倍左右。

3、线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过进程间通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进城下的线程之间贡献数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其他线程所用，这不仅快捷，而且方便。

4、使多CPU系统更加有效。操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。

5、改善程序结构。一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序才会利于理解和修改。

简单的多线程操作

1、线程创建

#include <pthread.h>int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);//thread：指向pthread_t类型的指针，用于引用新创建的线程。//attr：用于设置线程的属性，一般不需要特殊的属性，所以可以简单地设置为NULL。//*(*start_routine)(void *)：传递新线程所要执行的函数地址。//arg：新线程所要执行的函数的参数。//调用如果成功，则返回值是0，如果失败则返回错误代码。

2、线程ID的获取

pthread_t pthread_self(void);//返回当前线程的ID

3、线程终止

void pthread_exit(void *retval);//retval：返回指针，指向线程向要返回的某个对象。

4、线程等待

int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);//th：将要等待的线程，线程通过pthread_create返回的标识符来指定。//thread_return：一个指针，指向另一个指针，而后者指向线程的返回值。不需要返回值则为NULL

5、线程分离

int pthread_detach(pthread_t thread);//成功返回0。失败返回错误值

除了局部变量以外，所有其他变量都将在一个进程中的所有线程之间共享。
线程没有像进程那样的父子关系，仅有属于同一个进程的“同组”关系(进程实际上代表的是一个线程组)。
在POSIX线程模型中，主线程可以创建一个新线程A，新线程A又可以创建另一个新线程B，线程A和B本身没有父子关系，只是同属于一个进程。
等待线程结束的pthread_join()操作可以由任何一个同组的线程发起，不必是主线程。另外，如果主线程退出，即进程退出，则所有的线程也会随之退出。

案例：
1、线程创建

void *thread_run(void* a){    while (1)    {        sleep(1);        printf ("线程 函数\n");    }}int main(){    pthread_t thread_id;    int ret = pthread_create(&thread_id, NULL, thread_run, NULL);    if (ret != 0)    {    perror ("pthread_create");    return -1;    }    while (1)    {        sleep(1);        printf ("main 函数\n");    }    return 0;}

2、参数传递

struct data{    int a;    int b;};void *thread_run(void* a){    struct data *value = (struct data*)a;     printf ("线程接收到参数： %d, %d\n", value->a, value->b);    int ret = value->a + value->b;    // 不能通过 pthread_exit 返回栈上变量的地址    pthread_exit((void*)ret);    // pthread_exit((void*)&ret);}pthread_t func(){    struct data value;    value.a = 10;    value.b = 20;    pthread_t thread_id;    // 给线程传参要注意 栈上的变量的生命周期    int ret = pthread_create(&thread_id, NULL, thread_run, (void *)&value);    if (ret != 0)    {        perror ("pthread_create");        return -1;    }    return thread_id;}int main(){    int *result;    pthread_t thread_id = func();    printf ("等待线程结束\n");    pthread_join(thread_id, (void **)&result);    printf ("result = %d\n", *result);    return 0;}