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Linux——线程

article 2025/3/25 4:50:57

Linux——线程

一、线程

1.1 创建一个线程

1.2 主函数等待线程结束pthread_join

为什么输出是乱序的

一、线程

线程：进程内部的一条执行路径

进程：一个正在运行的程序

进程相当于工厂车间，线程就是车间里的许多工人

1.1 创建一个线程

#include <stdio.h>      // 包含标准输入输出头文件
#include <string.h>     // 包含字符串处理头文件
#include <pthread.h>    // 包含POSIX线程库头文件
#include <unistd.h>     // 包含POSIX操作系统API头文件，用于sleep函数

// 定义一个线程函数
void* fun(void* arg)
{
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("fun run\n");
        sleep(1); // 线程休眠1秒
    }
}

int main()
{
    pthread_t id; // 定义一个线程标识符

    // 创建一个线程，执行fun函数
    pthread_create(&id, NULL, fun, NULL);

    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("main run\n");
        sleep(1); // 主线程休眠1秒
    }
}

pthread_t id;：定义一个线程标识符id，用于跟踪创建的线程。

pthread_create(&id, NULL, fun, NULL);：创建一个新线程，执行fun函数。第一个参数是线程标识符的地址，第二个参数是线程属性（这里使用NULL表示使用默认属性），第三个参数是线程函数，第四个参数是传递给线程函数的参数（这里使用NULL）。

在主线程中，使用一个循环打印5次"main run"，每次打印后休眠1秒。

pthread_join(id, NULL);：等待由id标识的线程结束。这确保主线程在子线程结束后才继续执行。

去掉sleep休眠运行时会发生：

因为线程结束了不会影响主线程，但主线程main结束了，线程fun也会直接结束

1.2 主函数等待线程结束pthread_join

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

void* fun(void* arg)
{
    for(int i = 0; i < 5; i++ )
    {
        printf("fun run\n");
        sleep(1);
    }
    pthread_exit("fun finish");//线程结束并返回一个字符串
}
int main()
{
    pthread_t id;
    pthread_create(&id,NULL,fun,NULL);//创建线程

    for(int i = 0; i < 2; i++ )
    {
        printf("main run\n");
        sleep(1);
    }

    char* s = NULL;
    pthread_join(id,(void**)&s);//阻塞，等待线程结束，并获取返回值
    printf("s=%s\n",s );//打印线程返回值
    exit(0);
}

pthread_exit：用于终止一个线程的执行，并可以选择性地返回一个值给等待该线程结束的其他线程。这个函数是线程的“退出点”，

pthread_join :
int pthread_join(pthread_t thread, void** retval);
pthread_t thread：目标线程的ID，标识要等待的线程。这个ID是在调用pthread_create时返回的。

void** retval：一个指向指针的指针，用于存储目标线程的返回值。如果目标线程调用了pthread_exit并返回了一个值，这个值将被存储在*retval中。如果不需要获取返回值，可以传递NULL。

pthread_join通常用于以下场景：

主线程等待子线程结束：在多线程程序中，主线程可能需要等待子线程完成任务后再继续执行。

获取线程返回值：如果线程需要返回一个值给主线程或其他线程，可以通过pthread_join获取这个值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

// 线程函数
void* fun(void* arg) {
    int *p = (int*)arg;  // 将void*类型的参数转换为int*类型
    int index = *p;     // 获取线程的索引值
    printf("index=%d\n", index);  // 打印线程索引
    pthread_exit(NULL);  // 线程结束，返回NULL
}

int main() {
    pthread_t ids[5];  // 定义一个数组，用于存储5个线程的ID
    int i = 0;

    // 创建5个线程
    for (; i < 5; i++) {
        pthread_create(&ids[i], NULL, fun, &i);  // 创建线程，并将i的地址传递给线程函数
    }

    // 等待5个线程结束
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_join(ids[i], NULL);  // 等待线程结束
    }

    exit(0);  // 正常退出程序
}

创建了5个线程，每个线程都打印了一个索引值。然而，输出的顺序并不是按照线程创建的顺序（0到4），而是出现了一些乱序的情况。这种情况发生的原因主要与线程调度有关。每次运行程序时，由于线程调度的不确定性，输出的顺序可能会有所不同。

线程调度是由操作系统负责的，它决定哪个线程在什么时候运行。在多线程程序中，线程的执行顺序可能会因为操作系统的调度策略而变得不确定。

为什么输出是乱序的

并发执行：当多个线程被创建后，它们可能同时处于就绪状态，等待CPU时间片来执行。操作系统的线程调度器会根据一定的策略（如优先级、时间片轮转等）来决定哪个线程获得CPU时间片，从而得以执行。

时间片轮转：在时间片轮转调度算法中，每个线程会被分配一个时间片，即允许它运行的时间。当一个线程的时间片用完后，如果它还没有完成，它会被放到就绪队列的末尾，等待下一次调度。

线程切换：操作系统会在不同的线程之间快速切换，使得每个线程都能获得执行的机会。这种快速切换可能会在很短的时间内发生，从而给用户一种多个线程同时运行的错觉。