第一个多线程程序

Posted on | In | | 阅读数

第一个多线程程序

c语言中文网：第一个多线程程序

为了避免多个程序访问系统资源（包括文件资源、I/O 设备、网络等）时产生冲突，操作系统会将可能产生冲突的系统资源保护起来，阻止应用程序直接访问。如果程序中需要访问被操作系统保护起来的资源，需使用操作系统规定的方法（函数、命令），我们习惯将这些调用方法（函数、命令）称为接口（Application Programming Interface，简称 API）。（程序要访问资源，需要使用操作系统支持的调用方法，也就是符合操作系统支持的接口（API）来访问）

事实上，无论我们用哪种编程语言编写多线程程序，最终都要借助操作系统预留的接口实现。接下来，我们将为您讲解如何借助 Linux 系统预留的接口编写 C 语言多线程程序。

POSIX标准

类 UNIX 系统有很多种版本，包括 Linux、FreeBSD、OpenBSD 等，它们预留的系统调用接口各不相同。但幸运的是，几乎所有的类 UNIX 系统都兼容 POSIX 标准。

POSIX 标准全称“Portable Operating System Interface”，中文译为可移植操作系统接口，最后的字母 X 代指类 UNIX 操作系统。简单地理解，POSIX 标准发布的初衷就是为了统一所有类 UNIX 操作系统的接口，这意味着，只要我们编写的程序严格按照 POSIX 标准调用系统接口，它就可以在任何兼容 POSIX 标准的类 UNIX 系统上运行。

所谓兼容，很多支持 POSIX 标准的类 UNIX 操作系统并没有从根本上修改自己的 API，它们仅仅通过对现有的 API 进行再封装，生成了一套符合 POSIX 标准的系统接口，进而间接地支持 POSIX 标准。

值得一提的是，POSIX 标准中规范了与多线程相关的系统接口。我们在 Linux 系统上编写多线程程序，只需在程序中引入<pthread.h>头文件，调用该文件中包含的函数即可实现多线程编程。

注意，pthread.h 头文件中只包含各个函数的声明部分，具体实现位于 libpthread.a 库中。

第一个多线程程序

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
// include <iostream> // c++加一行
//定义线程要执行的函数，arg 为接收线程传递过来的数据
void *Thread1(void *arg)
{
    printf("http://c.biancheng.net\n");
    return "Thread1成功执行";	// C++ 改为：return const_cast<char*>("Thread1成功执行");
}
//定义线程要执行的函数，arg 为接收线程传递过来的数据
void* Thread2(void* arg)
{
    printf("C语言中文网\n");
    return "Thread2成功执行";	// C++ 改为：return const_cast<char*>("Thread2成功执行");
}

int main()
{
    int res;
    pthread_t mythread1, mythread2;
    void* thread_result;
    /*创建线程
    &mythread:要创建的线程
    NULL：不修改新建线程的任何属性
    ThreadFun:新建线程要执行的任务
    NULL：不传递给 ThreadFun() 函数任何参数

    返回值 res 为 0 表示线程创建成功，反之则创建失败。
    */
    res = pthread_create(&mythread1, NULL, Thread1, NULL);
    if (res != 0) {
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }

    res = pthread_create(&mythread2, NULL, Thread2, NULL);
    if (res != 0) {
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    /*
    等待指定线程执行完毕
    mtThread:指定等待的线程
    &thead_result:接收 ThreadFun() 函数的返回值，或者接收 pthread_exit() 函数指定的值

    返回值 res 为 0 表示函数执行成功，反之则执行失败。
    */
    res = pthread_join(mythread1, &thread_result); // 令主线程等待 mythread1 线程执行完毕后再执行后续的代码
    //输出线程执行完毕后返回的数据
    printf("%s\n", (char*)thread_result);
   
    res = pthread_join(mythread2, &thread_result); // 令主线程等待 mythread2 线程执行完毕后再执行后续的代码
    printf("%s\n", (char*)thread_result);
    printf("主线程执行完毕\n");
    return 0;
}


假设我们将程序编写在 thead.c 文件中，调用 gcc 编译器编译（包含链接）此程序：

[root@localhost ~]# gcc thread.c -o thread.exe -lpthread （C++版则是 g++ thread.cc -o thread.exe -lpthread）

在保证程序没有语法错误的前提下，执行此命令会生成一个名为 thread.exe 的可执行文件。需要强调的是，命令中必须包含 “-lpthread” 参数，否则会导致程序链接失败。

在当前目录下找到新生成的 thread.exe 文件，执行如下命令即可看到程序的执行结果：

1
2
3
4
5
6
[root@localhost ~]# ./thead.exe
http://c.biancheng.net
C语言中文网
Thread1成功执行
Thread2成功执行
主线程执行完毕

程序中共存在 3 个线程，包括本就存在的主线程以及两个调用 pthread_create() 函数创建的线程（又称子线程），其中名为 mythread1 的线程负责执行 thread1() 函数，名为 mythread2 的线程负责执行 thread2() 函数。

程序中调用了两次 pthread_join() 函数，第 47 行 pthread_join() 函数的功能是令主线程等待 mythread1 线程执行完毕后再执行后续的代码，第 51 行处 pthread_join() 函数的功能是令主线程等待 mythread2 线程执行完毕后在执行后续的代码。

由此，我们已经学会了如何编写一个简单的多线程程序。

说明：

  • pthread_t mythread ：创建一个线程对象，线程名称叫mythread，此时线程还没有和要做的任务绑定；

  • pthread_create(&mythread, NULL, Thread1, NULL) ： 创建一个线程，将线程对象和任务绑定，任务名叫Thread1`，任务也就是某个函数。

    • 第一个参数：要创建的线程，pthread_t 类型的指针变量，因此如果是线程对象，传入的是对象地址。
    • 第二个参数为 NULL时表示：不修改新建线程的任何属性；
    • 第三个参数 ThreadFun：新建线程要执行的任务（函数）；
    • 第四个参数为NULL时表示：不传递给 ThreadFun() 函数任何参数；
    • res = pthread_create(&mythread, NULL, Thread1, NULL); 返回值 res 为 0 表示线程创建成功，反之则创建失败。

    ==pthread_create就开始进入线程，开始执行任务了，和主线程并行的，主线程接着往下走，互不影响。==

  • pthread_join(mythread, &thread_result)：执行此语句时，表示主线程必须等待指定线程执行完毕，才能继续接着执行主语句。

    • 第一个参数：指定等待的线程
    • 第二个参数：接收 ThreadFun() 函数的返回值，或者接收 pthread_exit() 函数指定的值
    • res = pthread_join(mythread, &thread_result); 返回值 res 为 0 表示函数执行成功，反之则执行失败。