Linux——线程

一、Linux 中线程的核心概念

首先，先明确 Linux 下线程的特殊之处：

• 在 Linux 内核层面，并没有真正意义上的 "线程" 结构 ，Linux 把所有执行流（进程 / 线程）都统一称为 轻量级进程（LWP, Light Weight Process）。
• 我们平时说的 "线程"，本质是共享同一地址空间的多个 LWP（共享内存、文件描述符、信号处理等资源）。
• 线程的优势：创建 / 切换开销远小于进程，通信成本极低（直接读写全局变量），但稳定性差（一个线程崩溃会导致整个进程退出）。

二、Linux 线程核心函数（pthread 库）

Linux 操作线程的函数都在 pthread 库中，编译时必须加 -lpthread 链接库

（例如：gcc test.c -o test -lpthread）。

1. 线程创建：pthread_create()

功能：创建一个新的线程，执行指定的函数。

函数原型：

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *), void *arg);

参数解释：

• thread：输出参数，保存新创建线程的 ID （pthread_t 类型）。
• attr：线程属性（优先级、栈大小等），一般传 NULL 使用默认属性。
• start_routine：线程要执行的函数指针（函数格式必须是 void* 函数名(void*)）。
• arg：传给线程函数的参数（无类型指针，可传任意数据，需自己做类型转换）。

返回值：成功返回 0，失败返回错误码（Linux 系统调用一般返回 -1，但 pthread 函数直接返回错误码）。

2. 线程等待：pthread_join()

功能 ：阻塞等待指定线程退出，并回收线程资源（类似进程的 wait()），避免 "僵尸线程"。

函数原型：

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

参数解释：

• thread：要等待的线程 ID。
• retval：输出参数，保存线程退出时的返回值（即 start_routine 函数的返回值），不需要则传 NULL。

返回值：成功返回 0，失败返回错误码。

3. 线程退出：pthread_exit()

功能 ：主动终止当前线程，且不会影响同进程的其他线程（区别于 exit()，exit() 会终止整个进程）。

函数原型：

void pthread_exit(void *retval);

参数 ：retval：线程退出的返回值，可被 pthread_join() 获取。

4. 线程分离：pthread_detach()

功能 ：将线程设置为 "分离态"，线程退出时会自动回收资源，无需主线程调用 pthread_join()。适用场景：主线程不关心子线程的退出状态，不想阻塞等待。

函数原型：

int pthread_detach(pthread_t thread);

5. 获取线程 ID：pthread_self()

功能：获取当前线程的 ID（区别于内核的 LWP ID）。

函数原型：

pthread_t pthread_self(void);

6. 线程取消：pthread_cancel()

功能：向指定线程发送 "取消请求"，让线程退出（需线程处于可取消状态）。

函数原型：

int pthread_cancel(pthread_t thread);

三、线程同步

线程共享进程资源，多线程操作同一变量时会出现 "竞态条件"（数据错乱），必须通过同步机制解决，核心函数：

1. 互斥锁（pthread_mutex_t） ：
   • pthread_mutex_init()：初始化互斥锁
   • pthread_mutex_lock()：加锁（阻塞）
   • pthread_mutex_unlock()：解锁
   • pthread_mutex_destroy()：销毁互斥锁
2. 条件变量（pthread_cond_t）：解决 "等待 - 唤醒" 场景（如生产者 - 消费者模型）。

四、总结

1. Linux 线程本质：是共享地址空间的轻量级进程（LWP），无独立资源，仅共享进程资源。
2. 核心函数 ：
   • 创建：pthread_create()（编译加 -lpthread）
   • 等待：pthread_join()（回收资源，避免僵尸线程）
   • 退出：pthread_exit()（仅终止当前线程）
   • 同步：互斥锁（pthread_mutex_*）解决多线程数据竞争。
3. 关键注意点：线程崩溃会导致整个进程退出，多线程操作共享资源必须加同步锁。