(译)POSIX Threads Programming（POSIX线程编程）

最新推荐文章于 2025-05-11 00:48:49 发布

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#Linux #C-C++

本文翻译自POSIX Threads Programming，介绍了线程的基本概念、Pthreads标准及其在UNIX环境下的应用，强调线程的轻量级特性，以及使用线程的原因，包括减少资源开销。适合初学者了解并行编程和Pthreads API。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本文翻译自POSIX Threads Programming，原作者是：Blaise Barney, Lawrence Livermore National Laboratory
翻译缘由：某次面试面试官的问题，让我一直在思考如何高效的使用线程及其锁，思考很长一段时间没有答案，缺乏实际的负载和场景让我能够真切体会和验证。网上关于锁性能和线程的问题并不多，往往只是简单的介绍编程接口，并在假设的场景下对锁的使用进行介绍，在IBM开发者社区看到一些文章，但是也是比较浅显，没有太直接深入。偶然的机会找到这篇文章，觉得还不错，因此将它翻译出来，一是自己能够从中学习到一些东西和加深理解，另外一点顺道巩固英语（雅思囧）。

摘要

在共享内存多处理器架构下，线程可以用来实现并行。硬件厂商会以他们自己私有的方式实现线程，这使得可移植性成为开发人员关心的问题。对于UNIX系统而言，IEEE POSIX 1003.1c标准将c语言线程编程接口标准化了，这个标准的具体实现就是POSIX threads或者Pthreads.

这份材料首先介绍了使用线程需要了解的概念、出发点（动机）和设计方面的考虑。然后，对于三类主要的Pthreads API例程进行了介绍：线程管理，互斥量（Mutex Variables）和条件变量（Condition Variables）。通过示例代码的演示，线程编程新手可以快速学会如何使用这些接口。这份材料包含了对LLNL细节以及MPI和线程混合编程的讨论。作为练习，许多示例代码（c语言实现）也包括在内。

适合的读者/先决条件：这份材料主要是针对那些刚刚接触并行编程的人。阅读这份材料需要对C中并行编程有个基本的了解。对于那些对并行编程并不了解的人，可以参考EC3500: Introduction to Parallel Computing。

Pthreads概览

线程是什么？

严格的来说，一个线程被定义为由操作系统调度的一个独立的指令流。这意味着什么？
对于开发人员而言，或许对线程最好的描述是：一个独立于它的主程序（main program）运行的“程序”（procedure）。
在深入一步，想象一下一个主程序（a.out）包含多个程序（procedures），然后这些程序可以被操作系统同时或者独立的运行，这就是对多线程程序的描述。（译者注：其实可以理解为一个程序有多条不同的执行路径在同时执行。）
这是怎么做到的呢？
在理解线程之前，首先需要理解UNIX进程。一个进程有操作系统创建，这需要一定的开销（译者注：