一、什么是线程？

说到线程之前，我们不得不说到进程，进程指的是一个正在执行的应用程序。而线程的功能是执行应用程序中的某个具体的任务，比如一段程序，一个函数等。

线程和进程之间的关系，类似于工厂和工人之间的关系，进程就是工厂，线程是工厂中的工人。一个工厂可以容纳多个工人，工厂负责为所有工人提供必要的资源（生产原料、电力、食堂等），所有工人共享这些资源，每个工人负责完成一项具体的任务，他们互相配合，共同保证整个工厂的平稳运行。

每个进程执行前，操作系统都会为其分配所需的资源，包括要执行的程序代码、数据、内存空间等。一个进程至少包含1个线程，可以包含多个线程，所有线程共享进程的资源，各个线程也可以拥有属于自己的私有资源。

进程仅负责为各个线程提供所需的资源，真正执行任务的是线程，而不是进程。

二、什么是多线程？

所谓多线程，即一个进程中拥有多个（>=2）线程，线程之间相互协作，共同执行一个应用程序。

很多应用程序都是多线程程序，例如QQ具备同时和多人聊天的能力、迅雷具备同时下载多个资源的能力。

三、创建线程pthread_create()

1.函数声明

声明在头文件<pthread.h>中，格式如下：

int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);

参数含义

1. pthread_t *thread：传递一个pthread_t类型的指针变量，也可以直接传递某个pthread_t类型变量的地址。pthread_t是一种用于表示线程的数据类型，每一个pthread_t类型的变量都可以表示一个线程。

2. const pthread_attr_t *attr：用于手动设置新建线程的属性，例如线程的调用策略、线程所能使用的栈内存大小等。大部分场景中，我们不需要手动修改线程的属性，将attr参数赋值为NULL，pthread_create()函数会采用系统默认的属性值创建线程。

3. void *(*start_routine) (void *)：以函数指针的方式指明新建线程需要执行的函数，该函数的参数最多有1个（可以省略不写），形参和返回值的类型都必须为void *类型。void *类型又称空指针类型，表明指针所指数据的类型是未知的。使用此类型指针时，通常需要先对其进行强制类型转换，然后才能正常访问指针指向的数据。

4. void *arg：指定传递给start_routine函数的实参，当不需要传递任何数据时，将arg赋值为NULL即可。

返回值
如果成功创建线程，pthread_create()函数返回数字0，否则返回非零值。各个非零值都对应着不同的宏（声明在<errno.h>头文件中），指明创建失败的原因，常见的宏有以下几种：

• EAGAIN：系统资源不足，无法提供创建线程所需的资源。
• EINVAL：传递给 pthread_create() 函数的 attr参数无效。
• EPERM：传递给 pthread_create() 函数的 attr 参数中，某些属性的设置为非法操作，程序没有相关的设置权限。

2.用法示例

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h> //调用 sleep() 函数
#include <pthread.h> //调用 pthread_create() 函数
void *ThreadFun(void *arg)
{ 
   
    if (arg == NULL) { 
   
        printf("arg is NULL\n");
    }
    else { 
   
        printf("%s\n", (char*)arg);
    }
    return NULL;
}
int main()
{ 
   
    int res;
    char * url = "hello world！";
    //定义两个表示线程的变量（标识符）
    pthread_t myThread1,myThread2;
    //创建 myThread1 线程
    res = pthread_create(&myThread1, NULL, ThreadFun, NULL);
    if (res != 0) { 
   
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    sleep(5);  //令主线程等到 myThread1 线程执行完成
    
    //创建 myThread2 线程
    res = pthread_create(&myThread2, NULL, ThreadFun,(void*)url);
    if (res != 0) { 
   
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    sleep(5); // 令主线程等到 mythread2 线程执行完成
    return 0;
}

运行结果

arg is NULL
hello world！

程序中共创建了 2 个线程，分别命名为 myThread1 和 myThread2。myThread1 和 myThread2 线程执行的都是 threadFun() 函数，不同之处在于，myThread1 线程没有给 threadFun() 函数传递任何数据，而 myThread2 线程向 threadFun() 函数传递了 hello world！” 这个字符串。

从程序的执行过程不难看出， pthread_create() 函数成功创建的线程会自动执行指定的函数，不需要手动开启。此外，为了确保创建的线程能在主线程之前执行完，程序中调用 sleep() 函数延缓了主线程的执行速度。

四、终止线程执行pthread_exit()

1.函数声明

声明在头文件<pthread.h>中，格式如下：

void pthread_exit(void *retval);

参数含义

• retval 是void*类型的指针，可以指向任何类型的数据，它指向的数据将作为线程退出时的返回值。如果线程不需要返回任何数据，将 retval 参数置为NULL即可。

2.用法示例

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
//线程要执行的函数，arg 用来接收线程传递过来的数据
void *ThreadFun(void *arg)
{ 
   
    //终止线程的执行，将“http://c.biancheng.net”返回
    pthread_exit("hello world!"); //返回的字符串存储在常量区，并非当前线程的私有资源
    printf("*****************");//此语句不会被线程执行
}
int main()
{ 
   
    int res;
    //创建一个空指针
    void * thread_result;
    //定义一个表示线程的变量
    pthread_t myThread;
    res = pthread_create(&myThread, NULL, ThreadFun, NULL);
    if (res != 0) { 
   
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    //等待 myThread 线程执行完成，并用 thread_result 指针接收该线程的返回值
    res = pthread_join(myThread, &thread_result);
    if (res != 0) { 
   
        printf("等待线程失败");
    }
    printf("%s", (char*)thread_result);
    return 0;
}

运行结果

hello world!

不难看出，myThread 线程并没有执行 ThreadFun() 函数中最后一个 printf() 语句，从侧面验证了 pthread_exit() 函数的功能。此外，我们通过在主线程（main() 函数）调用 pthread_join() 函数，获取到了 myThread 线程返回的数据。

3.pthread_exit()和return语句的区别

• return 的含义是返回，它不仅可以用于线程执行的函数，普通函数也可以使用；
• pthread_exit() 函数的含义是线程退出，它专门用于结束某个线程的执行。
• return 语句不仅会终止主线程执行，还会终止其它子线程执行。
• pthread_exit() 函数只会终止当前线程，不会影响其它线程的执行。

五、获取线程函数的返回值pthread_join()

1.函数声明

声明在头文件<pthread.h>中，格式如下：

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

参数含义

• thread 参数用于指定接收哪个线程的返回值；
• retval 参数表示接收到的返回值，如果 thread 线程没有返回值，又或者我们不需要接收 thread 线程的返回值，可以将 retval 参数置为 NULL。

返回值
pthread_join() 函数成功等到了目标线程执行结束（成功获取到目标线程的返回值），返回值为数字 0；反之如果执行失败，函数会根据失败原因返回相应的非零值，每个非零值都对应着不同的宏，例如：

• EDEADLK：检测到线程发生了死锁。
• EINVAL：分为两种情况，要么目标线程本身不允许其它线程获取它的返回值，要么事先就已经有线程调用 pthread_join() 函数获取到了目标线程的返回值。
• ESRCH：找不到指定的 thread 线程。

强调：一个线程执行结束的返回值只能由一个 pthread_join() 函数获取，当有多个线程调用 pthread_join() 函数获取同一个线程的执行结果时，哪个线程最先执行 pthread_join() 函数，执行结果就由那个线程获得，其它线程的 pthread_join() 函数都将执行失败。

对于一个默认属性的线程 A 来说，线程占用的资源并不会因为执行结束而得到释放。而通过在其它线程中执行pthread_join(A,NULL);语句，可以轻松实现“及时释放线程 A 所占资源”的目的。

2.用法示例

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <errno.h> //使用宏 ESRCH
#include <pthread.h>
//线程执行的函数
void *ThreadFun(void *arg)
{ 
   
    pthread_exit("hello world!");
}
int main()
{ 
   
    int res;
    void * thread_result;
    pthread_t myThread;
    //创建 myThread 线程
    res = pthread_create(&myThread, NULL, ThreadFun, NULL);
    if (res != 0) { 
   
        printf("线程创建失败");
        return 0;
    }
    //阻塞主线程，等待 myThread 线程执行结束
    res = pthread_join(myThread, &thread_result);
    if (res != 0) { 
   
        printf("1：等待线程失败");
    }
    //输出获取到的 myThread 线程的返回值
    printf("%s\n", (char*)thread_result);
    //尝试再次获取 myThread 线程的返回值
    res = pthread_join(myThread, &thread_result);
    if (res == ESRCH) { 
   
        printf("2：等待线程失败，线程不存在");
    }
    return 0;
}

运行结果

hello world!
2：等待线程失败，线程不存在

在程序的在主线程（main() 函数）中，我们尝试两次调用 pthread_join() 函数获取 myThread 线程执行结束的返回值。通过执行结果可以看到，第一个 pthread_join() 函数成功执行，而第二个 Pthread_join() 函数执行失败。原因很简单，第一个成功执行的 pthread_join() 函数会使 myThread 线程释放自己占用的资源，myThread 线程也就不复存在，所以第二个 pthread_join() 函数会返回 ESRCH。

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了线程的创建，终止以及如何获取线程函数的返回值。

链接: http://c.biancheng.net/thread/what-is-thread.html

今天的文章C语言线程分享到此就结束了，感谢您的阅读。