1、线程的基本概念
线程是进程内的最小执行单元，也被称为轻量级进程（LWP）。一个进程可以包含多个线程，所有线程共享进程的核心资源，同时拥有自己独立的执行上下文（如程序计数器、寄存器、栈）。
2、线程和进程的区别
| 维度 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 资源分配 | 操作系统资源分配的最小单元（独立的地址空间、文件描述符、内存等） | 操作系统CPU任务调度的最小单元（不独立分配资源，共享所属进程的资源） |
| 地址空间 | 每个进程有独立的虚拟地址空间 | 无独立地址空间，共享进程的文本区、数据区、堆区、文件描述符、信号处理等；仅独享栈区、寄存器上下文、程序计数器 (PC)、线程 ID |
| 独立性 | 完全独立，一个进程崩溃不影响其他进程 | 高度依赖进程，一个线程崩溃会导致整个进程终止（进程内所有线程退出） |
| 通信 / 同步 | 需借助 IPC（管道、消息队列、共享内存等），成本高 | 直接读写共享变量即可通信，需通过锁 / 信号量等机制解决同步问题 |
| 切换开销 | 大（需切换地址空间、页表等） | 小（仅切换执行上下文，无需修改地址空间） |
３、线程的创建
- 调用
pthread_create创建线程时，系统会为该线程分配独立的栈空间 （Linux 默认栈大小为 8MB，可通过ulimit -s查看 / 修改）； - 线程的文本区（代码）、数据区（全局 / 静态变量）、堆区（动态分配内存）、文件描述符等，均复用所属进程的资源；
- 线程创建成功后，新线程与主线程并发执行（无固定执行顺序，由 CPU 调度决定）。
４、线程的调度
- 线程调度规则基本等同于进程调度（支持抢占式调度、时间片轮转、优先级调度等）；
- 宏观上：多个线程 "同时" 执行（并行），因为 CPU 多核或快速切换；
- 微观上：单核 CPU 中，同一时刻只有一个线程在执行（串行），依赖 CPU 时间片切换实现 "伪并行"。
５、线程的消亡
- 等同于进程的消亡，线程消亡需要回收线程空间
- 线程消亡的触发条件：
- 线程函数执行完毕（隐式退出）；
- 调用
pthread_exit主动退出； - 进程终止（所有线程随之消亡）；
- 被
pthread_cancel取消（被动退出）。
- 线程消亡后必须回收其资源（线程空间）：
- 若未回收，线程会变成 "僵尸线程"，占用系统资源（类似僵尸进程）；
- 回收方式：
pthread_join（阻塞回收）、pthread_detach（分离线程，系统自动回收）。
６、多线程和多进程优缺点
| 特性 | 多进程 | 多线程 |
|---|---|---|
| 安全性（稳定性） | 高：地址空间独立，一个进程崩溃不影响其他进程 | 低：共享进程资源，一个线程崩溃导致整个进程终止；需处理资源竞争 / 线程安全问题 |
| 执行效率 | 低（切换 / 通信开销大）因为切换进程任务时需要映射不同的物理地址空间，增大系统开销 | 高（切换 / 通信开销小）因为在同一进程空间内部切换不同的任务 |
| 编程复杂度 | 低（无需处理资源竞争） | 高（需处理同步 / 互斥问题） |
| 资源占用 | 高（每个进程独立占资源） | 低（共享进程资源） |
| 适用场景 | 独立任务、对稳定性要求高（如后台服务、多程序运行） | 高并发、数据共享频繁（如网络服务、GUI 程序） |
| 资源竞争 | 无：地址空间独立，无共享资源竞争 | 有：共享数据区 / 堆区，需通过互斥锁、条件变量等防止 "竞态条件" |
| 通信难度 | 高：需 IPC（管道、共享内存等）多进程通信不方便，因为空间独立，没有共享空间 | 低：直接访问共享变量（全局 / 堆），仅需同步机制（锁 / 信号量）多线程通信非常方便，多线程数据区、堆区共享 |
7、线程相关函数接口
7.1 pthread_create
- 函数原型
cpp
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);- 功能：创建一个新线程，线程启动后执行
start_routine函数； - 参数：
thread：输出参数，存放新线程的 ID（注意：可用 %#xpthread_self()获取id）；attr：线程属性（如栈大小、分离状态），默认属性传NULL；start_routine：线程函数入口（函数指针），必须是void* (*)(void*)类型（返回值和参数均为void*）；arg：传给线程函数的参数（若传递栈变量地址，需确保变量生命周期长于线程（避免野指针）；
- 返回值：成功返回 0，失败返回错误码 （不是 errno，需用
strerror()解析，如perror不适用）； - 编译注意：必须链接 pthread 库，编译命令加
-lpthread（如gcc test.c -o test -lpthread）。
7.2 pthread_exit
- 函数原型
cpp
void pthread_exit(void *retval);- 功能：主动终止当前线程，且不会影响同进程的其他线程；
- 参数：
retval：线程退出的返回值（可被pthread_join()获取），若无需返回值传NULL； - 注意：主线程调用
pthread_exit()仅终止自身，子线程仍会继续执行；若主线程直接return，则整个进程终止。 - 返回值：缺省
7.3 pthread_join
- 函数原型
cpp
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);- 功能：阻塞等待指定线程终止，并回收其资源（避免僵尸线程）；
- 参数：
thread：要回收的线程 ID；retval：输出参数，存放线程的返回值（即pthread_exit()的retval），无需获取则传NULL；
- 返回值：成功返回 0，失败返回错误码（如线程已分离、线程不存在）；
- 核心作用：
- 阻塞回收线程空间资源；
- 实现线程同步（主线程等待子线程执行完毕）。
- 注意：一个线程只能被一个
pthread_join回收，重复调用会失败。
示例（创建 + 回收线程）：
cpp
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
void *thread_func(void *arg) {
char *msg = (char *)arg;
printf("子线程ID：%lu，收到参数：%s\n", (unsigned long)pthread_self(), msg);
// 堆内存，手动分配，主线程回收
int *ret_val = (int *)malloc(sizeof(int));
*ret_val = 100;
pthread_exit((void *)ret_val); // 返回堆地址
}
int main() {
pthread_t tid;
char *msg = "Hello Thread";
int err;
err = pthread_create(&tid, NULL, thread_func, (void *)msg);
if (err != 0) {
printf("创建线程失败：%s\n", strerror(err));
exit(1);
}
printf("主线程：创建的子线程ID为%lu\n", (unsigned long)tid);
void *ret;
err = pthread_join(tid, &ret);
if (err != 0) {
printf("回收线程失败：%s\n", strerror(err));
exit(1);
}
// 访问堆数据
printf("主线程：子线程退出，返回值为%d\n", *(int *)ret);
free(ret); // 必须手动释放堆内存，避免内存泄漏
return 0;
}