线程基础

一、为什么要用线程

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共享数据空间，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。
 
除以上优点外，多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，还有如下优点：
1、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。
2、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

二、使用方法

Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为 pthread 。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库 libpthread.a.
如：
gcc main.c -lpthread -o main

三、多线程程序设计

（1）线程创建

#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);
参数说明：
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。
 
与创建进程不同，创建线程时可以指定一个工作函数，新线程将从这个函数开始执行，函数返回也就等价于线程退出。
工作函数必须有一个(void *)型参数，新线程开始执行时，这个参数的值就是pthread_create函数的arg参数的值，因此可以利用它来向线程传递数据。
工作函数必须有(void *)型的返回值，它代表线程的退出状态

（2）线程终止

#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
参数说明：
retval：返回指针，指向线程向要返回的某个对象。
线程通过调用pthread_exit函数终止执行，并返回一个指向某对象的指针。注意：绝不能用它返回一个指向局部变量的指针，因为线程调用结束后，这个局部变量就不存在了，这将引起严重的程序漏洞。
 
调用pthread_exit()等价于在工作函数中执行return，区别是pthread_exit()可以在工作函数调用的任何函数中被调用。
如果主线程调用pthread_exit()，而不是exit()或执行return，则其他线程将继续执行。

（3）线程等待

#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);
参数说明：
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

（4）线程分离

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
成功返回0。失败返回错误值
   
一个线程可以使用下面的方式分离自己:
   pthread_detach(pthread_self());
    pthread_detach()不会导致调用者阻塞，也不会导致所操作的线程结束。如果调用pthread_detach()时线程已经结束，则清理其所占用的资源。
 
对于创建时处于未分离状态的线程，必须调用一次pthread_join()或pthread_detach()，否则线程结束后就会留下没有释放的资源。

（5）线程注意事项

 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。