前言

程序的進一步分化産生了線程，線程是更細粒度和更輕量級的程序

引入線程是為了更為精細粒度的配置設定CPU時間片，節省系統公共資源，更為充分和有效的配置有限運算能力

Tip: 線程，有時被稱為輕量級程序(Lightweight Process，LWP），是程式執行流的最小單元。一個标準的線程由線程ID，目前指令指針(PC），寄存器集合和堆棧組成。另外，線程是程序中的一個實體，是被系統獨立排程和分派的基本機關，線程自己不擁有系統資源，隻擁有一點兒在運作中必不可少的資源，但它可與同屬一個程序的其它線程共享程序所擁有的全部資源。一個線程可以建立和撤消另一個線程，同一程序中的多個線程之間可以并發執行。由于線程之間的互相制約，緻使線程在運作中呈現出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運作三種基本狀态。就緒狀态是指線程具備運作的所有條件，邏輯上可以運作，在等待處理機；運作狀态是指線程占有處理機正在運作；阻塞狀态是指線程在等待一個事件（如某個信号量），邏輯上不可執行。每一個程式都至少有一個線程，若程式隻有一個線程，那就是程式本身。線程是程式中一個單一的順序控制流程。程序内一個相對獨立的、可排程的執行單元，是系統獨立排程和分派CPU的基本機關指運作中的程式的排程機關。在單個程式中同時運作多個線程完成不同的工作，稱為多線程

有一個很形象的比喻：

1.單程序單線程：一個人在一個桌子上吃菜
2.單程序多線程：多個人在同一個桌子上一起吃菜
3.多程序單線程：多個人每個人在自己的桌子上吃菜

多線程的問題是多個人同時吃一道菜的時候容易發生争搶，例如兩個人同時夾一個菜，一個人剛伸出筷子，結果伸到的時候菜已經被夾走了。此時就必須等一個人夾一口之後，再讓給另外一個人夾菜，也就是說資源共享就會發生沖突和争搶

對于 Windows 系統來說，【開桌子】的開銷很大，是以 Windows 鼓勵大家在一個桌子上吃菜。是以 Windows 多線程學習重點是要大量面對資源争搶與同步方面的問題。
對于 Linux 系統來說，【開桌子】的開銷很小，是以 Linux 鼓勵大家盡量每個人都開自己的桌子吃菜。這帶來新的問題是：坐在兩張不同的桌子上，說話不友善。是以，Linux 下的學習重點是大家要學習程序間通訊的方法

Tip: 引自《多線程有什麼用》

這裡分享一下我在學習線程過程中的筆記和心得

概要

代碼示例

要求

編寫單程序多線程程式，用信号量實作一個線程A從标準終端輸入一個0-99的整數，另外一個線程B将此數平方後列印輸出，交替出現

代碼示例

thread.c

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h> //sem_wait,sem_t,sem_post,sem_init 相關定義和聲明都包含在内
#include <pthread.h> //pthread_create,pthread_join 相關聲明都包含在内
#include <unistd.h> //getpid,getppid

sem_t alock,block; //定義兩個信号量類型
int num=0;

void  thread_a(void) //定義線程A的操作内容
{
  do
  {
    sem_wait(&alock); //消費A鎖
    printf("please input a number(0-99):\n");
    scanf("%d",&num); //擷取輸入數值
    if(num < 0 || num > 99) //進行輸入校驗，如果超出範圍，則進行提醒，并且将數值置零
    {
      printf("the number is out of range [0-99]:%d\nwe will set back to 0 as default\n",num);
      num=0;
    }
    sem_post(&block); //釋放B鎖
  }while(1);
}

void thread_b(void) //定義線程B的操作内容
{
  do
  {
    sem_wait(&block);  //消費B鎖
    printf("the sqr of %d is %d\n",num,num*num); //将數值和數值的平方進行列印
    sem_post(&alock);  //釋放A鎖
  }while(1);
}

int main() 
{
  pthread_t ida=0,idb=0; 
  int ret=0,res=-1;


  if( sem_init(&alock,0,1) || sem_init(&block,0,0)) //初始化兩個信号量
  {
    perror("sem_init");
    return res;
  }

  ret=pthread_create(&ida,NULL,(void *)thread_a,NULL); //建立線程A
  ret+=pthread_create(&idb,NULL,(void *)thread_b,NULL); //建立線程B
  if(ret != 0) //如果建立出錯，則提醒并傳回
  {
    perror("pthread_create");
    return res;
  }
  else printf("two threads have been created\nthreada: %lu\nthreadb: %lu\npid:%d\nppid:%d\n",ida,idb,getpid(),getppid()); 
  pthread_join(ida,NULL); //等待線程A退出
  pthread_join(idb,NULL); //等待線程B退出
  printf("return to main\n");
  res=0;
  return res;
}

複制

編譯執行

emacs@ubuntu:~/c$ alias  gtc
alias gtc='gcc -Wall -g -o'
emacs@ubuntu:~/c$ gtc thread.x thread.c -lpthread
emacs@ubuntu:~/c$ ./thread.x 
two threads have been created
threada: 3078675312
threadb: 3070282608
pid:31391
ppid:30925
please input a number(0-99):
1
the sqr of 1 is 1
please input a number(0-99):
2
the sqr of 2 is 4
please input a number(0-99):
3
the sqr of 3 is 9
please input a number(0-99):
-1
the number is out of range [0-99]:-1
we will set back to 0 as default
the sqr of 0 is 0
please input a number(0-99):
100
the number is out of range [0-99]:100
we will set back to 0 as default
the sqr of 0 is 0
please input a number(0-99):
99
the sqr of 99 is 9801
please input a number(0-99):
^C
emacs@ubuntu:~/c$

複制

編譯執行過程中沒有報錯，從結果來看，符合預期

Note: 必須加上 -lpthread 參數，否則會因缺少庫檔案而報錯

emacs@ubuntu:~/c$ gtc thread.x thread.c
/tmp/ccAdj40G.o: In function `thread_a':
/home/emacs/c/thread.c:17: undefined reference to `sem_wait'
/home/emacs/c/thread.c:25: undefined reference to `sem_post'
/tmp/ccAdj40G.o: In function `thread_b':
/home/emacs/c/thread.c:34: undefined reference to `sem_wait'
/home/emacs/c/thread.c:36: undefined reference to `sem_post'
/tmp/ccAdj40G.o: In function `main':
/home/emacs/c/thread.c:46: undefined reference to `sem_init'
/home/emacs/c/thread.c:46: undefined reference to `sem_init'
/home/emacs/c/thread.c:52: undefined reference to `pthread_create'
/home/emacs/c/thread.c:53: undefined reference to `pthread_create'
/home/emacs/c/thread.c:60: undefined reference to `pthread_join'
/home/emacs/c/thread.c:61: undefined reference to `pthread_join'
collect2: ld returned 1 exit status
emacs@ubuntu:~/c$ gtc thread.x thread.c -lpthread
emacs@ubuntu:~/c$

複制

pthread_t

bits/pthreadtypes.h

中有關于 pthread_t 的定義

/* Thread identifiers.  The structure of the attribute type is not
   exposed on purpose.  */
typedef unsigned long int pthread_t;

複制

可知

pthread_t

其實是

unsigned long int

的别名

線程（1）前言概要

前言

概要

代碼示例

要求

代碼示例

編譯執行

pthread_t