目录

1. 什么是线程

1.1概念

1.2 进程和线程的区别

1.3 线程资源

2. 函数接口

2.1创建线程: pthread_create

2.2 退出线程: pthread_exit

2.3 回收线程资源

练习

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1. 什么是线程

1.1概念

线程是一个轻量级的进程，为了提高系统的性能引入线程。

在同一个进程中可以创建的多个线程, 共享进程资源。

线程和进程都参与统一的调度。

Linux里同样用task_struct来描述一个线程。

1.2 进程和线程的区别

相同点：都为操作系统提供了并发执行能力

不同点：

调度和资源：线程是系统调度的最小单位，进程是资源分配的最小单位。

地址空间方面：同一个进程创建的多个线程共享进程的资源；进程的地址空间相互独立

通信方面：线程通信相对简单，只需要通过全局变量可以实现，但是需要考虑临界资源访问的问题；进程通信比较复杂，需要借助进程间的通信机制(借助3g-4g内核空间)

安全性方面：线程安全性差一些，当进程结束时会导致所有线程退出；进程相对安全

程序什么时候该使用线程？什么时候用进程？

对资源的管理和保护要求高，不限制开销和效率时，使用多进程。

要求效率高、速度快的高并发环境时，需要频繁创建、销毁或切换时，资源的保护管理要求不是很高时，使用多线程。

1.3 线程资源

共享的资源：可执行的指令、静态数据、进程中打开的文件描述符、信号处理函数、当前工作目录、用户ID、用户组ID

私有的资源：线程ID (TID)、PC(程序计数器)和相关寄存器、堆栈(局部变量, 返回地址)、错误号 (errno)、信号掩码和优先级、执行状态和属性

2. 函数接口

2.1创建线程: pthread_create

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
功能：创建线程
参数：       thread：线程标识attr：线程属性， NULL：代表设置默认属性start_routine：函数名：代表线程函数（自己写的）arg：用来给前面函数传参
返回值：成功：0失败：错误码编译的时候需要加 -pthread 链接动态库

函数指针定义格式：数据类型 (* 指针名)(参数列表);

函数指针的例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int test(int (*p)(int, int), int a, int b)
{return p(a,b);
}
int fun(int n, int m)
{return n * m;
}int main(int argc, char const *argv[])
{printf("%d\n", test(fun, 3, 4));return 0;
}

创建多线程：

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>void *handler_thread(void *arg)
{printf("in handler_thread\n");while(1);   //让线程不退出，也就是多线程，进程状态为lreturn NULL;
}int main(int argc, char const *argv[])
{pthread_t tid;if(pthread_create(&tid,NULL,handler_thread,NULL) != 0){perror("create err");return -1;}printf("in main\n");while(1);   //让主线程也不退出return 0;
}

2.2 退出线程: pthread_exit

int  pthread_exit(void *value_ptr) 功能：用于退出线程的执行
参数：value_ptr：线程退出时返回的值
返回值：成功 ： 0失败：errno

退出从线程：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>void *handler_thread(void *arg)
{printf("in handler_thread\n");pthread_exit(NULL);    //退出从线程while (1); //让线程不退出，也就是多线程return NULL;
}int main(int argc, char const *argv[])
{pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, handler_thread, NULL) != 0){perror("create err");return -1;}printf("in main\n");while (1); //让主线程也不退出return 0;
}

2.3 回收线程资源

int  pthread_join(pthread_t thread,  void **value_ptr) 功能：用于等待一个指定的线程结束，阻塞函数
参数：thread：创建的线程对象,线程IDvalue_ptr：指针*value_ptr指向线程返回的参数， 一般为NULL
返回值：成功 ： 0失败：errnoint pthread_detach(pthread_t thread);
功能：让线程结束时自动回收线程资源,让线程和主线程分离,非阻塞函数
参数：thread：线程ID
非阻塞式的，例如主线程分离(detach)了线程T2，那么主线程不会阻塞在pthread_detach()，pthread_detach()会直接返回，线程T2终止后会被操作系统自动回收资源

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>void *handler_thread(void *arg)
{printf("in handler_thread\n");pthread_exit(NULL);return NULL;
}int main(int argc, char const *argv[])
{pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, handler_thread, NULL) != 0){perror("create err");return -1;}pthread_join(tid, NULL); //阻塞函数，阻塞等待着从线程退出并回收线程资源。printf("in main\n");return 0;
}

练习

1. 通过父子进程完成对文件的拷贝(cp)，父进程从文件开始到文件的一半开始拷贝，子进程从文件的一半到文件末尾。要求：文件IO cp src dest

1） 文件长度获取？lseek

2） 子进程定位到文件一半的位置 lseek

3） 父进程怎么能准确读到文件一半的位置

4） fork之前打开文件，父子进程中读写文件时，位置指针是同一个

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid;int fd_src, fd_dest;ssize_t s;char buf[32] = "";if (argc != 3){printf("Usage: %s <strcfile> <destfile>\n", argv[0]);return -1;}fd_src = open(argv[1], O_RDONLY);if (fd_src < 0){perror("open src err");return -1;}fd_dest = open(argv[2], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);if (fd_dest < 0){perror("open dest err");return -1;}//计算出一半的长度off_t len = lseek(fd_src, 0, SEEK_END) / 2;//创建子进程pid = fork();if (pid < 0){perror("fork err");return -1;}else if (pid == 0) //子进程，从一半到末尾{printf("child\n");//子进程定位到一半开始读lseek(fd_src, len, SEEK_SET);lseek(fd_dest, len, SEEK_SET);while (1){//读写if ((s = read(fd_src, buf, 32)) == 0)break;write(fd_dest, buf, s);}}else //父进程，从开始到一半{printf("parent\n");wait(NULL);//父进程定位到开头lseek(fd_src, 0, SEEK_SET);lseek(fd_dest, 0, SEEK_SET);while (len > 0) //父进程从文件开始读写到一半，利用让len减少到0就停止读写。{if (len > 32) //不是读最后一次s = read(fd_src, buf, 32);else //读最后一次（可能）s = read(fd_src, buf, len); //如果也设32,那么有可能最后一次会多读而不是恰好读一半write(fd_dest, buf, s);len -= s; //剩下的要读的字符个数}}close(fd_src);close(fd_dest);return 0;
}

避免父子进程一起读取和写入操作导致混乱,可以用阻塞函数,先让子进程读写完了再让父进程读写。

2. 通过线程实现数据的交互，主线程循环从终端输入，线程函数将数据循环输出，当输入quit结束程序。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>char s[32];
int flag = 0; //为了进行线程间通讯，保证主线程先执行输入操作，然后从线程再输出。
void *handler_thread(void *arg)
{while (1){if (flag == 1){if (strcmp(s, "quit") == 0)break;printf("%s\n", s);flag = 0;}}return NULL;
}int main(int argc, char const *argv[])
{pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, handler_thread, NULL) != 0){perror("err");return -1;}while (1){scanf("%s", s);flag = 1;if (strcmp(s, "quit") == 0)break;}return 0;
}