使用pthread_create创建线程
在C语言中，线程是一种轻量级的执行单元，可以与同一进程中的其他线程共享进程的数据空间。线程可以并行执行，提高程序的运行效率。C语言提供了一个名为pthread的库，用于创建和操作线程。通过使用pthread库的pthread_create函数，可以创建多个线程来执行不同的任务。
1. pthread_create函数参数
pthread_create函数的原型如下：
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine) (void *), void *arg);
pthread_create函数共有四个参数：
- thread：指向pthread_t类型的指针，用于存储新创建的线程ID。
- attr：指向pthread_attr_t类型的指针，用于指定新线程的属性。一般可以将该参数置为NULL，使用默认属性。
- start_routine：指向函数的指针，新线程将从该函数开始执行。
- arg：传递给start_routine函数的参数，可以是任意类型的指针。
2. 创建线程的步骤
创建新线程的过程可以分为以下几个步骤：
- 引入pthread.h头文件：在使用pthread_create函数之前，需要在代码中引入pthread.h头文件。
- 定义线程函数：创建线程之前，需要定义一个线程函数，该函数的返回类型为void*，参数类型为void*。线程将从该函数开始执行。
- 声明线程ID变量：声明一个pthread_t类型的变量，用于存储新创建的线程ID。
- 调用pthread_create函数：使用pthread_create函数创建新线程，将线程ID存储在之前声明的变量中。
- 等待线程结束：使用pthread_join函数等待新线程执行结束。
3. 示例代码
下面是一个使用pthread_create函数创建线程的示例代码：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void *thread_function(void *arg)
{
int thread_id = *(int *)arg;
printf(\"Thread ID: %d\
\", thread_id);
// 线程执行的任务代码
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t threads[5];
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int thread_id = i;
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void *)&thread_id);
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
return 0;
}
在上述示例代码中，首先定义了一个线程函数thread_function，用于执行新线程的任务。该函数接收一个参数arg，其中thread_id存储在arg中，表示线程的ID。在thread_function函数中，可以执行需要新线程处理的任务。
在main函数中，声明了一个pthread_t类型的数组threads，用于存储新创建的线程ID。
接下来，使用for循环创建5个线程，循环变量i表示线程的ID。通过pthread_create函数创建新线程时，将线程ID赋值给thread_id，并使用&threads[i]存储线程ID。
在创建完所有线程后，再次使用for循环调用pthread_join函数等待线程执行结束。
4. 线程同步与互斥
在多线程程序中，为了保证多个线程对共享资源的访问安全，需要使用同步和互斥机制。pthread库提供了多种同步和互斥的函数和机制。
常用的同步机制包括互斥锁（pthread_mutex_t）、条件变量（pthread_cond_t）、读写锁（pthread_rwlock_t）等。通过使用这些机制，可以实现线程间的同步与互斥。
下面是一个使用互斥锁实现线程同步的示例代码：
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
int counter = 0;
void *thread_function(void *arg)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
// 访问共享资源的代码
counter++;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
pthread_t threads[5];
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, NULL);
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
printf(\"Counter value: %d\
\", counter);
return 0;
}
在上述示例代码中，首先使用pthread_mutex_init函数初始化互斥锁。
在thread_function函数中，通过调用pthread_mutex_lock函数可以实现对互斥锁的加锁操作，保证只有一个线程可以访问共享资源（counter）。在访问共享资源之后，通过调用pthread_mutex_unlock函数释放互斥锁。
在main函数中，依然使用一个数组来存储线程ID，并通过for循环创建5个线程。每个线程都调用thread_function函数。
在创建完所有线程后，再次使用for循环调用pthread_join函数等待线程执行结束。
最后，使用pthread_mutex_destroy函数销毁互斥锁，并打印counter的值。
总结
使用pthread_create函数可以在C语言中创建多个线程来执行不同的任务。通过合理地使用线程，可以提高程序的运行效率，实现任务的并行执行。同时，为了保证多个线程对共享资源的访问安全，可以使用pthread库提供的同步和互斥机制。
