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一、基础概念对比
| 特性 | 进程 (Process) | 线程 (Thread) |
|---|---|---|
| 资源分配 | 资源分配的基本单位（独立地址空间） | 共享进程资源 |
| 调度单位 | 操作系统调度单位 | CPU调度的最小单位 |
| 创建开销 | 高（需复制父进程资源） | 低（共享进程资源） |
| 通信方式 | 管道、共享内存、消息队列等IPC | 共享全局变量（需同步机制） |
| 隔离性 | 内存隔离，安全性高 | 共享内存，需处理竞争条件 |
| 典型组成 | 代码段+数据段+堆栈段+PCB | 线程ID+寄存器组+栈+线程控制块TCB |
二、线程组成详解
1. 核心组件
struct thread_struct {pthread_t tid; // 线程ID (8字节)void* stack_base; // 栈基地址 (8字节)size_t stack_size; // 栈大小 (Linux默认8MB)void* (*start_routine)(void*); // 入口函数指针void* arg; // 入口函数参数// 寄存器组保存区 (约52个寄存器，约416字节)// 包括：PC、SP、通用寄存器、浮点寄存器等
};
2. 关键特征
- 线程ID：
pthread_t类型，进程内唯一 - 独立栈空间：每个线程拥有独立调用栈
- 共享资源：全局变量、堆内存、文件描述符等
三、线程创建与管理
1. 创建函数原型
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *), void *arg);
参数详解表
| 参数 | 类型 | 作用说明 |
|---|---|---|
thread | pthread_t* | 输出参数，存储新线程ID |
attr | pthread_attr_t* | 线程属性（NULL使用默认属性）：<br>▪ 栈大小<br>▪ 调度策略<br>▪ 分离状态 |
start_routine | void* (*)(void*) | 线程入口函数（返回值为线程退出状态） |
arg | void* | 传递给入口函数的参数 |
返回值
- 成功返回
0 - 失败返回错误码（非
errno值，需用strerror转换） 
2. 编译指令
gcc program.c -lpthread -o program # 必须链接pthread库
3. 线程终止方式
/* 主动退出（带返回值）*/
void pthread_exit(void *retval);/* 被动终止（被其他线程取消）*/
int pthread_cancel(pthread_t thread);
注意事项
retval必须指向堆/静态存储区，不能是线程栈内存- 主线程退出会导致进程终止（即使其他线程仍在运行）
- 使用示例：
void* thread_func(void* arg) {int *result = malloc(sizeof(int));*result = 42;pthread_exit(result); // 正确：返回堆内存// pthread_exit(&local_var); // 错误！栈内存会被回收 }
练习1：创建一个线程
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>void * do_something(void *arg)
{printf("do copy file---\n");return NULL;
}int main(int argc, const char *argv[])
{pthread_t tid;int ret;if((ret = pthread_create(&tid,NULL,do_something,NULL)) != 0){errno = ret;perror("pthread_create fail");return -1;}printf("-----main-------\n");sleep(1);return 0;return 0;
}练习2：创建多个线程
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>void * do_one(void *arg)
{printf("pthread 1 pid = %d\n",getpid());return NULL;
}void * do_two(void *arg)
{printf("pthread 2 pid = %d\n",getpid());return NULL;
}void * do_three(void *arg)
{printf("pthread 3 pid = %d\n",getpid());return NULL;
}typedef void *(*thread_cb_t)(void*);int main(int argc, const char *argv[])
{printf("---main--- pid = %d\n",getpid());pthread_t tid[3];int ret;thread_cb_t func[3] = {do_one,do_two,do_three};int i = 0;for(i = 0;i < 3;i++){if((ret = pthread_create(&tid[i],NULL,func[i],NULL)) != 0){errno = ret;perror("pthread1_create fail");return -1;}}sleep(1);return 0;return 0;
}练习3：线程的关闭
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>void * do_something(void *arg)
{static int ret = 100;printf("do copy file---\n");//pthread_exit("i am dead\n");pthread_exit(&ret);//return NULL;
}int main(int argc, const char *argv[])
{pthread_t tid;int ret;if((ret = pthread_create(&tid,NULL,do_something,NULL)) != 0){errno = ret;perror("pthread_create fail");return -1;}printf("-----main-------\n");int *retval;//char *retval;pthread_join(tid,(void **)&retval);//printf("*retval = %s\n",retval);printf("*retval = %d\n",*retval);sleep(1);return 0;return 0;
}
四、线程生命周期管理
1. 线程属性设置（示例）
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); // 分离属性
pthread_attr_setstacksize(&attr, 2*1024*1024); // 设置2MB栈
2. 线程同步机制
| 机制 | 用途 | 相关函数 |
|---|---|---|
| 互斥锁 | 保护共享资源 | pthread_mutex_*系列 |
| 条件变量 | 线程间事件通知 | pthread_cond_*系列 |
| 读写锁 | 读写操作分离 | pthread_rwlock_*系列 |
| 信号量 | 控制并发访问数量 | sem_*系列 |
五、典型问题与解决方案
1. 资源竞争问题
场景：多个线程同时修改全局变量
解决：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* counter_thread(void* arg) {for(int i=0; i<100000; ++i) {pthread_mutex_lock(&mutex);global_counter++;pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL;
}
2. 僵尸线程问题
现象：已终止但未回收的线程占用系统资源
解决方案：
- 使用
pthread_join阻塞回收：void* retval; pthread_join(tid, &retval); // 类似进程的waitpid free(retval); // 清理返回值 - 或设置分离属性：
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);