Linux - 线程特性举例

最新推荐文章于 2025-08-14 15:40:29 发布

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#linux #线程 #线程提醒举例 #共享堆、全局区、栈上内存

本文探讨了线程在程序设计中的关键特性，包括线程间共享全局变量、堆和栈资源的方式，展示了线程退出如何影响进程状态，并通过实例演示了多线程如何提高多核CPU的利用率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

这里主要演示线程的以下几个特性

线程共享同一地址空间（全局变量，堆，栈）
线程退出引起进程退出
多线程充分利用多核CPU资源

同组线程共用同一地址空间

全局变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

//1.共享全局区资源
int g_count = 0;

void* ThreadEntry1(void* arg)
{
    (void)arg;
    while(1)
    {
        ++g_count;
        printf("t1 : %d\n",g_count);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void* ThreadEntry2(void* arg)
{
    (void)arg;
    while(1)
    {
        ++g_count;
        printf("t2 : %d\n",g_count);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t t1,t2;
    pthread_create(&t1,NULL,ThreadEntry1,NULL);
    pthread_create(&t2,NULL,ThreadEntry2,NULL);
    pthread_join(t1,NULL);
    pthread_join(t2,NULL);
    return 0;
}

上面代码中，有一个全局变量 g_count，两个线程，同时尝试去对全局变量 g_count 进行修改

结果演示：

根据运行结果，我们可以看到，同组线程对全局变量是共享的

堆上的变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

//2.共享堆上的资源
void* ThreadEntry1(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t1 : %d\n",*p);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void* ThreadEntry2(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t2 : %d\n",*p);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int* p = (int*)malloc(sizeof(int));
    pthread_t t1,t2;
    pthread_create(&t1,NULL,ThreadEntry1,p);
    pthread_create(&t2,NULL,ThreadEntry2,p);
    pthread_join(t1,NULL);
    pthread_join(t2,NULL);
    return 0;
}

上面代码中，在main函数中malloc出了一段空间，这段空间在堆上，线程1和2同时去修改这个堆上的变量。

栈上的变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

//3.共享线程栈
//  使用栈上变量比较危险，我们使用前必须保证变量存在
//  但是主线程比较安全，因为他存在于整个进程
void* ThreadEntry1(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t1 : %d\n",*p);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void* ThreadEntry2(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t2 : %d\n",*p);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int a = 0;
    int* p = &a;
    pthread_t t1,t2;
    pthread_create(&t1,NULL,ThreadEntry1,p);
    pthread_create(&t2,NULL,ThreadEntry2,p);
    pthread_join(t1,NULL);
    pthread_join(t2,NULL);
    return 0;
}

代码中将主线程栈上一个变量a传给两个线程的线程入口函数，线程1和2分别随主线程栈上的元素进行改变。

注意：

修改栈上的资源是比较危险的，因为我们说过，每个线程都有自己的一个栈，这个但是这个栈是可以被访问也可以被改变的，试想，如果线程1已经退出了，线程2尝试去修改线程1栈上的元素，这是就很可能造成访问越界！但是，访问主线程栈上的元素相对比较安全，因为主线程栈是大家所共享的。

线程退出引起进程退出

线程组中某一个线程访存异常，都会导致进程异常终止。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

//解引用空指针
//会导致硬件设备MMU发现这是一个异常操作
//会给操作系统发送一个异常
//操作系统内核就会给进程发送11号信号，导致进程异常终止 - 段错误

//解引用空指针使线程异常终止，观察
//线程一旦异常终止，就会导致整个进程都结束掉
void* ThreadEntry1(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t1 : %d\n",*p);
        int *ptr = NULL;
        *ptr = 10;
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void* ThreadEntry2(void* arg)
{
    int* p = (int*)arg;
    while(1)
    {
        ++(*p);
        printf("t2 : %d\n",*p);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int a = 0;
    int* p = &a;
    pthread_t t1,t2;
    pthread_create(&t1,NULL,ThreadEntry1,p);
    pthread_create(&t2,NULL,ThreadEntry2,p);
    pthread_join(t1,NULL);
    pthread_join(t2,NULL);
    return 0;
}

线程尝试对空指针解引用时，进程终止。

多线程充分利用多核CPU资源

场景1，创建对个线程不停歇工作，使用top指令查看CPU利用率

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

//利用top指令查看cpu占用率
void* ThreadEntry(void* arg)
{
    (void)arg;
    while(1)
    {}
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t tid[32];
    int n = 4;
    int i = 0;
    for(; i < n; ++i)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,ThreadEntry,NULL);
    }
    for(i = 0; i < n; ++i)
    {
        pthread_join(tid[i],NULL);
    }
    return 0;
}