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C语言之多线程编程

article 2025/8/30 6:34:13

1、

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
struct Test{int num;int age;
};
struct Test t;
void *callback(void *arg){for (int i = 0; i < 5; ++i) {printf("子线程：i=%d\n",i);}printf("子线程：%ld\n",pthread_self());//t这个变量在进程空间中，当主线程退出后要释放这块空间，所以num和age这两个值会变成随机值//所以可以把t定义成全局变量//struct Test t;t.num=100;t.age=10;pthread_exit(&t);return NULL;
}
int main(){pthread_t tid;//pthread_create函数用于创建一个新的线程。它接受四个参数：指向线程标识符的指针、线程属性、线程运行函数的指针以及传递给线程运行函数的参数。pthread_create(&tid,NULL,callback,NULL);
//    for (int j = 0; j < 5; ++j) {
//        printf("主线程：j=%d\n",j);
//    }
//pthread_self函数用于获取调用线程的线程标识符。它返回一个pthread_t类型的值，表示当前线程的标识符。printf("主线程：%ld\n",pthread_self());//主线程睡3秒，等待子线程执行//sleep(3);//pthread_exit(NULL)调用他的主线程退出，但是子线程继续执行完再释放进程空间//传递给pthread_exit的参数是NULL，那么线程将以默认方式退出。这意味着线程的资源会被系统自动回收，包括线程的栈空间和其他相关资源。// pthread_exit(NULL);//主线程等待子线程tid，并回收子线程资源//如果子线程在执行，就阻塞。如果子线程执行完毕，就回收子线程资源。//只能阻塞等待指定的一个子线程//pthread_join(tid,NUll);//用ptr接收pthread_exit(&t)返回的空间void *ptr;pthread_join(tid,&ptr);struct Test *tt=(struct Test *)ptr;printf("num= %d, age=%d\n",(tt->num),tt->age);return 0;
}

2、pthread_create函数的回调函数和参数

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
struct Test{int num;int age;
};
void *callback(void *arg){struct Test *t=( struct Test *)arg;for (int i = 0; i < 5; ++i) {printf("子线程：i=%d\n",i);}printf("子线程：%ld\n",pthread_self());t->num=100;t->age=10;return NULL;
}
int main(){struct Test t;pthread_t tid;//pthread_create函数用于创建一个新的线程。它接受四个参数：指向线程标识符的指针、线程属性、线程运行函数的指针以及传递给线程运行函数的参数。//空间t被线程改写了pthread_create(&tid,NULL,callback,&t);//pthread_self函数用于获取调用线程的线程标识符。它返回一个pthread_t类型的值，表示当前线程的标识符。printf("主线程：%ld\n",pthread_self());//阻塞主线程，等待tid子线程执行完毕pthread_join(tid,NULL);//没有用pthread_exit(&t);返回空间，把&t这个空间传给子线程，子线程改写了这个空间printf("num= %d, age=%d\n",t.num,t.age);return 0;
}

3、pthread_detach(tid); 

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>void *callback(void *arg){for (int i = 0; i < 5; ++i) {printf("子线程：i=%d\n",i);}printf("子线程：%ld\n",pthread_self());return NULL;
}
int main(){pthread_t tid;//pthread_create函数用于创建一个新的线程。它接受四个参数：指向线程标识符的指针、线程属性、线程运行函数的指针以及传递给线程运行函数的参数。pthread_create(&tid,NULL,callback,NULL);//pthread_self函数用于获取调用线程的线程标识符。它返回一个pthread_t类型的值，表示当前线程的标识符。printf("主线程：%ld\n",pthread_self());//pthread_detach函数用于将指定的线程标识符所代表的线程设置为分离状态。//当子线程执行完毕后会自动释放资源，不用主线程调用pthread_join(tid,NULL)来回收子线程资源，给主线程减负//但是当主线程执行完毕时要释放进程空间，所以要调用pthread_exit(NULL);pthread_detach(tid);//pthread_exit (NULL)调用他的主线程退出，但是子线程继续执行完再释放进程空间pthread_exit(NULL);return 0;
}

线程同步：

当几个线程同时访问一块内存空间资源，我们需要给他们指定先后顺序，不然会出现数据错误。

拿数数举例：两个线程同时对一个变量++，两个线程会抢时间片执行数数，通过从内存中拿到变量进行++操作，如++后的变量还没来得及从寄存器中更新到内存上，第二个线程开始执行数数操作，从内存是取到的值是上一个线程执行开始拿到的值，就会出现重复++操作

1、互斥锁

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>#define MAX 50
//全局变量
int number;//pthread_mutex_t mutex; 是定义一个互斥锁
pthread_mutex_t mutex;//线程处理函数
void *funA(void *arg){for (int i = 0; i < MAX; ++i) {//这行代码是用来对互斥锁进行加锁操作的。当一个线程执行这行代码时，// 它会尝试获取mutex所代表的互斥锁。如果这个互斥锁当前没有被其他线程占用，// 那么这个线程将成功获取锁，并继续执行后续的代码。// 如果这个互斥锁已经被其他线程占用，那么这个线程将被阻塞，直到获取到互斥锁为止。pthread_mutex_lock(&mutex);int cur=number;cur++;//让当前线程休眠10微秒usleep(10);number=cur;//%lu 是用来格式化输出一个无符号长整型数的占位符。printf("A: id=%lu,number= %d\n",pthread_self(),number);//解锁pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL;
}void *funB(void *arg){for (int i = 0; i < MAX; ++i) {//这行代码是用来对互斥锁进行加锁操作的。当一个线程执行这行代码时，// 它会尝试获取mutex所代表的互斥锁。如果这个互斥锁当前没有被其他线程占用，// 那么这个线程将成功获取锁，并继续执行后续的代码。// 如果这个互斥锁已经被其他线程占用，那么这个线程将被阻塞，直到获取到互斥锁为止。pthread_mutex_lock(&mutex);int cur=number;cur++;//让当前线程休眠10微秒usleep(10);number=cur;//%lu 是用来格式化输出一个无符号长整型数的占位符。printf("B: id=%lu,number= %d\n",pthread_self(),number);//解锁pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL;
}
int main(){//这行代码是用来初始化一个互斥锁的。第一个参数是指向要初始化的互斥锁的指针，// 第二个参数是用来指定互斥锁的属性，通常可以传入NULL来使用默认属性。// 这行代码会将mutex所代表的互斥锁初始化为默认属性的状态。pthread_mutex_init(&mutex,NULL);pthread_t p1,p2;//创建两个子线程pthread_create(&p1,NULL,funA,NULL);pthread_create(&p2,NULL,funB,NULL);//阻塞，资源回收pthread_join(p1,NULL);pthread_join(p2,NULL);//这行代码是用来销毁一个互斥锁的。它会释放由mutex所代表的互斥锁所占用的资源，// 并将这个互斥锁恢复到未初始化的状态。通常在不再需要使用互斥锁时调用这个函数来释放相关资源。pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}

 2、条件变量：

是多线程程序中用来实现等待和唤醒逻辑常用的方法。

以下面代码为例，当生产者线程创建链表节点后，会调用pthread_cond_broadcast(&cond)来通知消费者线程来打印节点数据并释放节点，当消费者线程消费完后，会调用pthread_cond_wait(&cond, &mutex)阻塞消费者线程，等待新的pthread_cond_broadcast(&cond)

下面的代码我没看懂，画了下下面的一张图 

       // 节点的连接, 添加到链表的头部, 新节点就新的头结点pnew->next = head;// head指针前移head = pnew;

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>// 链表的节点
struct Node
{int number;struct Node* next;
};// 定义条件变量, 控制消费者线程
pthread_cond_t cond;
// 互斥锁变量
pthread_mutex_t mutex;
// 指向头结点的指针
struct Node * head = NULL;// 生产者的回调函数
void* producer(void* arg)
{// 一直生产while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);// 创建一个链表的新节点struct Node* pnew = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));// 节点初始化pnew->number = rand() % 1000;// 节点的连接, 添加到链表的头部, 新节点就新的头结点pnew->next = head;// head指针前移head = pnew;printf("+++producer, number = %d, tid = %ld\n", pnew->number, pthread_self());pthread_mutex_unlock(&mutex);/* 生产了任务, 通知消费者消费* 这行代码是用来向所有等待在条件变量上的线程发送信号，通知它们条件已经满足。* 这将唤醒所有等待在cond条件变量上的线程，让它们可以继续执行。*/pthread_cond_broadcast(&cond);// 生产慢一点sleep(rand() % 3);}return NULL;
}// 消费者的回调函数
void* consumer(void* arg)
{while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);// 一直消费, 删除链表中的一个节点
//        if(head == NULL)   // 这样写有bugwhile(head == NULL)//生产者没有创建节点{/*这行代码是让当前线程在条件变量上等待，并且会释放对互斥锁mutex的占有。* 当其他线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast来通知条件满足时，* 等待在条件变量上的线程将被唤醒，并重新获取互斥锁mutex，然后继续执行。*/pthread_cond_wait(&cond, &mutex);// 当消费者线程解除阻塞之后, 会自动将这把锁锁上// 这时候当前这个线程又重新拥有了这把互斥锁}// 取出链表的头结点, 将其删除struct Node* pnode = head;printf("--consumer: number: %d, tid = %ld\n", pnode->number, pthread_self());head  = pnode->next;free(pnode);pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand() % 3);}return NULL;
}int main()
{// 初始化条件变量pthread_cond_init(&cond, NULL);pthread_mutex_init(&mutex, NULL);// 创建5个生产者, 5个消费者pthread_t ptid[5];pthread_t ctid[5];for(int i=0; i<5; ++i){pthread_create(&ptid[i], NULL, producer, NULL);}for(int i=0; i<5; ++i){pthread_create(&ctid[i], NULL, consumer, NULL);}// 释放资源for(int i=0; i<5; ++i){// 阻塞等待子线程退出pthread_join(ptid[i], NULL);}for(int i=0; i<5; ++i){pthread_join(ctid[i], NULL);}// 销毁条件变量pthread_cond_destroy(&cond);pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}

http://www.lryc.cn/news/2416757.html

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