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【手撕C语言】多线程

news 2025/7/19 1:01:46

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作者水平很有限，如果发现错误，可在评论区指正，感谢🙏

一、概念解析

1.什么是C语言线程？

C语言是一种面向过程的编程语言，不像Java等高级语言内置了线程类和库。C语言通过调用操作系统提供的线程库来实现多线程编程。在C语言中，线程是进程内的执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但拥有独立的栈空间。

2.C语言中的线程库

C语言中通常使用POSIX线程库（也称为pthread库）来进行多线程编程。POSIX线程库是一个跨平台的线程库，提供了创建、同步和销毁线程的函数。在Linux、macOS等UNIX-like系统中，该库已经内置，而在Windows系统中可以通过一些第三方库或者编译器特定的选项来支持。

3.多线程的优势

提高程序的并发性：多线程允许程序同时执行多个任务，从而提高程序的并发性和响应性。
充分利用多核处理器：多线程可以在多核处理器上并行执行，充分利用硬件资源。
支持异步编程：线程可以用于执行耗时的操作，如I/O操作，而不会阻塞主线程的执行。

4.多线程的挑战

竞态条件：多个线程同时访问和修改共享资源可能导致数据不一致和意料之外的结果。
死锁：多个线程因为互相等待对方释放资源而陷入无限等待的状态。
内存管理：需要小心处理线程间的内存分配和释放，以避免内存泄漏和悬空指针等问题。

二、线程的创建

创建一个线程就像定义一个函数一样，我们只需要搞清楚创建线程的四个参数：thread，attr，start_routine，arg，分别是什么，怎么用就足够。

#include <pthread.h>        //线程函数的头文件int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);thread：线程id，唯一标识一条线程
attr：设置为NULL
start_routine：线程的任务函数
arg：线程任务函数的参数

另外要强调的是：-pthread //使用线程函数时，需要链接这个库！！！

三、线程的取消

其实就是给线程一个取消请求，一般情况下，线程会默认收到取消请求。

int pthread_cancel(pthread_t thread);

四、例程

下面是一个简单的例子，让我们更好的理解线程如何使用：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>// 线程共享全局变量
int g_a = 100;void *task (void *arg)
{while(1){sleep(1);printf("task....%s-->%d\n", (char *)arg, g_a);}
}// main本身就是一个线程
int main(void)
{pthread_t tidA, tidB;// 创建一条新的线程，新的线程所要执行的任务就是task所指向的函数里面的逻辑pthread_create(&tidA, NULL, task, (void *)"A");pthread_create(&tidB, NULL, task, (void *)"B");// task(NULL);while(1){sleep(1);printf("main....\n");g_a++;if(g_a == 110)pthread_cancel(tidA);	//给tidA线程发送一个取消请求if(g_a == 115)pthread_cancel(tidB);	//给tidB线程发送一个取消请求}return 0;
}

这段C语言代码是一个简单的多线程示例，它展示了如何使用pthread库来创建和管理线程，并演示了线程之间共享全局变量的情况。

首先，全局变量g_a被定义为整数类型并初始化为100。
task函数是一个线程的执行体，它通过传递一个参数arg来区分不同的线程。该函数使用无限循环（while循环），每隔一秒打印一次task....并输出线程标识符（"A"或"B"）以及全局变量g_a的值。
main函数是程序的入口，也是主线程。它做了以下事情：
- 创建两个新的线程（tidA和tidB），每个线程都执行task函数。线程tidA被标记为"A"，线程tidB被标记为"B"，通过传递参数给task函数来区分它们。
- 在主线程中，使用无限循环（while循环）来打印"main...."，并且每秒增加全局变量g_a的值。
- 当全局变量g_a的值等于110时，主线程发送一个取消请求给线程tidA，使得线程tidA会终止（退出）。
- 当全局变量g_a的值等于115时，主线程发送一个取消请求给线程tidB，使得线程tidB会终止（退出）。