[linux]线程及多线程

寒晓星2026-07-21 16:17

一、线程的概述

进程 是 系统分配资源的基本单位

线程 是 cpu执行调度的基本单位

线程是轻量级的进程（LWP：light weight process），在Linux环境下线程的本质仍是进 程，进程必须至少包含一个线程。

线程 依赖于 进程，线程共享进程的资源，进程结束 当前进程的所有线程 都将立即结束。

线程共享资源：

  1. 文件描述符表
  2. 每种信号的处理方式
  3. 当前工作目录
    1. 用户ID和组ID 内存地址空间 (.text/.data/.bss/heap/共享库)

线程非共享资源：

  1. 线程id
  2. 处理器现场和栈指针(内核栈)
  3. 独立的栈空间(用户空间栈)
  4. errno变量
  5. 信号屏蔽字
  6. 调度优先级

线程的优缺点:

优点： （1）提高程序并发性（2）开销小 （3）数据通信、共享数据方便

缺点： （1）库函数，不稳定 （2）调试、编写困难、gdb不支持 （3）对信号支持不好

优点相对 突出，缺点均不是硬伤。Linux下由于实现方法导致进程、线程差别不是很大。

二、线程的API

1、查看线程号

#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

功能： 获取线程号。

参数： 无

返回值： 调用线程的线程 ID

2、创建线程

#include<pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread,

const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *),void *arg );

功能： 创建一个线程

参数： thread：线程标识符地址。 attr：线程属性结构体地址，通常设置为 NULL。 start_routine：线程函数的入口地址。 arg：传给线程函数的参数。

返回值： 成功：0 失败：非 0

案例1：创建线程 每个线程有独立的线程函数

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{
    int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
    }
    void *pthread_fun02(void *arg)
    {
        int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    pthread_create(&tid2, NULL, pthread_fun02, "任务B");

    getchar();
    return 0;
}

案例2：创建线程 每个线程共用的同一线程函数

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun(void *arg)
{
    int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun, "任务A");
    pthread_create(&tid2, NULL, pthread_fun, "任务B");

    getchar();
    return 0;
}

3、回收线程资源（阻塞）

pthread_join函数：带阻塞

#include<pthread.h>

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

功能： 等待线程结束 （此函数会阻塞），并回收线程资源，类似进程的 wait() 函数。如果线程 已经结束，那么该函数会立即返回。

参数： thread：被等待的线程号。 retval：用来存储线程退出状态的指针的地址

返回值： 成功：0 失败：非 0

例1：回收线程资源

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{

    int i = 0;
    for (; i < 5; i++)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}
void *pthread_fun02(void *arg)
{

    int i = 0;
    for (; i < 3; i++)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    pthread_create(&tid2, NULL, pthread_fun02, "任务B");

    //回收线程资源(带阻塞的)
    pthread_join(tid1, NULL);
    printf("tid1结束了\n");
    pthread_join(tid2, NULL);
    printf("tid2结束了\n");

    return 0;
}

例2：回收线程资源 并获取线程返回值的值

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{

    int i = 0;
    for (; i < 5; i++)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return (void *)"任务A";
}
void *pthread_fun02(void *arg)
{

    int i = 0;
    for (; i < 3; i++)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return (void *)"任务B";
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    pthread_create(&tid2, NULL, pthread_fun02, "任务B");

    //回收线程资源(带阻塞的)
    void *p1 = NULL;
    pthread_join(tid1, &p1);
    printf("tid1结束了，返回值为%s\n", (char *)p1);
    pthread_join(tid2, &p1);
    printf("tid2结束了, 返回值为%s\n", (char *)p1);

    return 0;
}

4、pthread_detach分离线程（不阻塞）

将线程的回收工作 分离出去 线程结束时，线程由系统回收资源。

#include<pthread.h>

int pthread_detach(pthread_t thread);

功能： 使调用线程与当前进程分离，分离后不代表此线程不依赖与当前进程，线程分离的目的 是将线程资源的回收工作交由系统自动来完成，也就是说当被分离的线程结束之后，系统会 自动回收它的资源。所以，此函数不会阻塞。

参数： thread：线程号。

返回值: 成功：0 失败：非0

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{

    int i = 0;
    for (; i < 5; i++)
    {
       printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1);
    }

    return (void *)"任务A";
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    //线程分离(不带阻塞)
    pthread_detach(tid1);

    //主函数 也是一个线程
    int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", "任务B", i++);
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

三、线程的取消和退出

1、线程的取消

取消自己、也可以取消当前进程的其他线程。

#include<pthread.h>

int pthread_cancel(pthread_t thread);

功能： 杀死(取消)线程

参数： thread : 目标线程ID。

返回值： 成功：0 失败：出错编号

杀死线程也不是立刻就能完成，必须要到达取消点。 取消点：是线程检查是否被取消，并 按请求进行动作的一个位置。通常是一些系统调用。

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{

    int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        sleep(1); //取消点
    }

    return NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建两个线程
    pthread_t tid1;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    //线程分离(不带阻塞)
    pthread_detach(tid1);

    printf("5秒后结束任务A\n");
    sleep(5);
    pthread_cancel(tid1);

    getchar();
    return 0;
}

2、线程退出

#include<pthread.h>

void pthread_exit(void *retval);

功能： 退出调用线程。一个进程中的多个线程是共享该进程的数据段，因此，通常线程退出后 所占用的资源并不会释放。

参数： retval：存储线程退出状态的指针。

返回值：无

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *pthread_fun01(void *arg)
{

    int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("%s‐‐‐‐‐‐‐i=%d\n", (char *)arg, i++);
        if (i == 5)
        pthread_exit(NULL); //线程结束
        sleep(1);
    }

    return NULL;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    //创建线程
    pthread_t tid1;
    pthread_create(&tid1, NULL, pthread_fun01, "任务A");
    
    pthread_join(tid1, NULL);
    printf("任务A结束了\n");
    return 0;
}

四、线程的属性

1、结构体

复制代码 
typedef struct
{
    int etachstate; //线程的分离状态
    int schedpolicy; //线程调度策略
    struct sched_param schedparam; //线程的调度参数
    int inheritsched; //线程的继承性
    int scope; //线程的作用域
    size_t guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小
    int stackaddr_set; //线程的栈设置
    void* stackaddr; //线程栈的位置
    size_t stacksize; //线程栈的大小
} pthread_attr_t;

使用线程的属性 完成线程分离：

以前的方案：

复制代码 
pthread_t tid1;
pthread_create(&tid1,NULL, pthread_fun01, "任务A");
//线程分离(不带阻塞)
pthread_detach(tid1);

如果线程先结束 pthread_detach后执行 就存在问题。

现在的方案：创建线程的时候 通过线程属性 设置线程分离，就定义保存 先分离 后执行线 程（解决了上面的问题） 初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。

初始化线程属性函数：

int pthread_attr_init (pthread_attr_t *attr);

函数返回值：成功：0；失败：错误号

销毁线程属性所占用的资源函数：

int pthread_attr_destroy (pthread_attr_t *attr);

函数返回值：成功：0；失败：错误号

线程分离状态的函数： 设置线程属性，分离or非分离

int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);

获取程属性，分离or非分离

int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstat);

参数：

attr：已初始化的线程属性

detachstate：分离状态

PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）

PTHREAD_CREATE_JOINABLE（非分离线程）

案例1：设置线程分离、修改线程的栈的地址和大小

复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
//#define SIZE 0x100000
#define SIZE 128
void *th_fun(void *arg)
{
    while (1)
    sleep(1);
}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int err, detachstate, i = 1;
    pthread_attr_t attr;
    size_t stacksize;
    void *stackaddr;

    //初始化线程属性
    pthread_attr_init(&attr);
    //设置线程的属性值为分离状态
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    #if 1
    while (1)
    {
        stackaddr = malloc(SIZE);
        if (stackaddr == NULL)
        {
            perror("malloc");
            exit(1);
        }
        stacksize = SIZE;
        //将栈的地址 和栈的大小设置到线程属性值里
        pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);

        //将上面设置好的线程属性值 赋值到 创建的线程中
        err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);
        if (err != 0)
        {
            printf("%s\n", strerror(err));
            exit(1);
        }
        printf("%d\n", i++);
    }
    #endif
    pthread_attr_destroy(&attr);
    return 0;
}

例2：设置线程分离

复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
//#define SIZE 0x100000
#define SIZE 128
void *th_fun(void *arg)
{
    while (1)
    {
        printf("任务A\n");
        sleep(1);
    }

}
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    pthread_attr_t attr;

    //初始化线程属性
    pthread_attr_init(&attr);
    //设置线程的属性值为分离状态
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    //创建线程
    pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);

    pthread_attr_destroy(&attr);
    getchar();

    return 0;
}

五、创建多线程

复制代码 
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct
{
    char task_name[32];
    int time;
} MSG;

void *deal_fun(void *arg)
{
    MSG msg = *(MSG *)arg;
    int i = 0;
    for (i = msg.time; i > 0; i‐‐)
    {
        printf("%s剩余时间%d\n", msg.task_name, i);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}
int main(int argc, char const *argv[])
{

    while (1)
    {
        MSG msg;
        printf("输入新增的任务名:");

        fgets(msg.task_name, sizeof(msg.task_name), stdin);
        msg.task_name[strlen(msg.task_name) ‐ 1] = 0;

        printf("输入运行时间:");
        scanf("%d", &msg.time);
        getchar(); //获取换行符

        pthread_t tid;
        pthread_create(&tid, NULL, deal_fun, (void *)&msg);
        pthread_detach(tid); //线程分离
    }
    return 0;
}
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