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前言
从本章的多线程开始，我们开始进入Linux系统的尾声，所以，在学习多线程的过程中，我们也会逐步对之前的内容进行复习，以达到知识巩固的效果。
预备
页表详解
对于我们的已经被编译好的可执行程序，其实早已被按照区域被划分为了4KB为单位，我们称它为页帧。
而内存其实也是被划分为了4KB为单位，且内存的IO基本单位也是4KB，我们称内存这样被划分的区域称之为页框。
缺页中断
在程序刚开始被运行的时候，我们的数据刚开始都还在磁盘当中，这个时候我们页表所映射的其实是磁盘地址，如果用户这个时候访问一个还在磁盘中的数据，首先要经过页表，然后页表+MMU会发现该数据没有被加载到内存，就会发生缺页中断：先将磁盘的数据加载到内存，然后更改页表映射。
页表的映射
那么为什么页框和页帧为4KB呢？ 这就要详细讲解页表是如何映射的。
首先提出一个数学问题，如果只有一个页表单纯地去映射所有地址至少需要多少空间？
在32位系统中，一个地址要占32个bit位并且有多达2^32个地址。
这样计算下来，居然至少多达32GB。所以页表肯定不是这样映射的。
页表其实被是被划分为N级页表的，在32位系统中，有一级页表和二级页表。
其中一级页表映射后10位bit位，二级页表映射中间的10位bit位。
通过这样的方式，我们就可以完成页表的映射，我们再来计算一次采用这样的方案需要多少空间。
这个时候就是MB为单位了，内存存储几十MB还是没有问题的。
一、多线程是什么？
之前我们所学习的信号知识里面，我们了解到了一个进程是可以拥有多个执行流的概念。 那么，一个进程拥有多个执行流有什么用呢？ 答案是可以提高程序的工作效率 。
而在我们以往学习所写的代码程序，其实都是单进程单执行流程序。
那么多线程到底是什么？ 我们又该如何理解多线程？
线程在进程内部执行，在进程中的每一个执行流都是一个线程，其中一个进程的每个线程都共享且运行同一份地址空间，在上面的图中，我们可以将一个task_struct理解为一个线程。
对于CPU而言，它的基本调度单位是线程，它调度的其实是线程。
为什么这样工作效率更高？
首先毋庸置疑的，多执行流在CPU中运行肯定比单执行流效率更高。
第二， 因为他们共享一部分数据，不像进程一样具有独立性，所以线程所占用的资源更少。
第三，CPU中有cache缓冲，它会根据局部性原理，会将可能用上的一部分内存数据（/4KB）都保存在CPU的cache区中，所以CPU调用多线程就会使得减少CPU的cache区频繁改变。
可以总结为
1.创建一个新线程的代价要比创建一个新进程小得多
2.与进程之间的切换相比，线程之间的切换需要操作系统做的工作要少很多
3.线程占用的资源要比进程少很多
4.能充分利用多处理器的可并行数量
5.在等待慢速I/O操作结束的同时，程序可执行其他的计算任务
6.计算密集型应用，为了能在多处理器系统上运行，将计算分解到多个线程中实现
7.I/O密集型应用，为了提高性能，将I/O操作重叠。线程可以同时等待不同的I/O操作。
轻量级进程
需要注意的是，在Linux系统中，其实并没有真正的线程概念，像Windows其实才具有真正的线程，在Linux系统中，我们采用的是轻量级进程（LWP：Light Weight Process） ，相对于其他系统的进程内核数据结构更加轻量化，并且也能达到多线程的效果。
就像上图所展示的，CPU所调度的是task_struct，Linux操作系统并没有为线程写一个数据结构。
线程是OS调度的基本单位，进程是承担OS资源的基本实体。
二、Pthread库
pthread_create
pthread库是一个第三方库，我们可以用它库中的pthread_create函数来在Linux系统中创建多线程。
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
Compile and link with -pthread.
参数 pthread_t *thread 是一个输出型函数，用于输出它创建出的线程的线程id。
typedef unsigned long int pthread_t;
参数 const pthread_attr_t *attr，也是一个输出型函数，用于输出该线程的属性数据。
参数 void* (*start_routine)(void *)是一个函数指针，是一个回调函数。
参数 void* arg 用于传递给void* (*start_routine)(void *)的参数。
示例代码如下
cpp
#include <cstdio>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <string>
void *threadRun(void *args)
{
const std::string name = (char*) args;
while (1)
{
std::cout << name << " : pid " << getpid() << "\n" << std::endl;
sleep(1);
}
}
int main()
{
char name[64];
pthread_t tid[5];
for (int n = 0; n < 5; n++)
{
snprintf(name, sizeof name, "%s-%d", "thread", n + 1);
pthread_create(tid + n, nullptr, threadRun,(void*)name);
sleep(3);
}
while(1)
{
std::cout << "Main thread : pid " << getpid() << std::endl;
sleep(3);
}
return 0;
}因为pthread是第三方库，所以我们需要链接它的库，我们需要使用
g++ -o mythread mythread.cc -std=c++11 -lpthread
如果我们没有加-lpthread，则会出现下图报错
通过 ps aL 来查看线程状态
LWP（light weight process 轻量级进程）就是线程id。 它们的pid相同！