c语言中创建线程主要使用pThread库，通过pthread_create函数指定线程执行的函数。1. 首先包含头文件pthread.h；2. 使用pthread_create函数创建线程，传入线程id、属性（通常为NULL）、线程执行函数及其参数；3. 线程执行完毕后可通过pthread_join获取返回值；4. 编译时需链接pthread库，使用命令gcc -pthread。此外，pthread库还提供pthread_mutex_lock/unlock用于互斥访问共享资源，以及pthread_cond_wait/signal用于线程间条件同步。为避免死锁，应遵循一致的锁获取顺序、使用超时机制或采用锁层次结构。
c语言中创建线程，主要依赖pthread库。它并非C语言标准库的一部分，但在POSIX兼容的系统（比如linux、macos）上广泛可用。简单来说，就是用pthread_create函数，给它指定一个函数作为线程的入口，然后它就会帮你创建一个新的线程来执行这个函数。
解决方案
要使用pthread库，首先得包含头文件pthread.h。然后，最核心的函数是pthread_create。这个函数原型是这样的：
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#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg);
- thread: 指向pthread_t类型变量的指针，用于存储新创建线程的ID。
- attr: 线程属性，通常设为NULL使用默认属性。
- start_routine: 函数指针，指向线程要执行的函数。这个函数必须接受一个void*类型的参数，并返回一个void*类型的值。
- arg: 传递给start_routine函数的参数。
一个简单的例子：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void *thread_function(void *arg) { int thread_id = *(int*)arg; printf("线程 %d 正在执行n", thread_id); pthread_exit(NULL); // 线程退出 } int main() { pthread_t thread1, thread2; int id1 = 1, id2 = 2; if (pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, &id1) != 0) { perror("创建线程1失败"); return 1; } if (pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, &id2) != 0) { perror("创建线程2失败"); return 1; } pthread_join(thread1, NULL); // 等待线程1结束 pthread_join(thread2, NULL); // 等待线程2结束 printf("主线程结束n"); return 0; }
编译时需要链接pthread库：gcc your_file.c -o your_program -pthread
pthread库中还有其他重要的函数：
- pthread_join: 等待指定的线程结束。如果线程已经结束，pthread_join会立即返回。
- pthread_exit: 线程退出。
- pthread_mutex_lock, pthread_mutex_unlock: 互斥锁，用于线程同步，防止多个线程同时访问共享资源。
- pthread_cond_wait, pthread_cond_signal: 条件变量，也用于线程同步。
如何处理线程中的返回值？
pthread_join函数可以用来获取线程的返回值。 pthread_join的第二个参数是一个void**类型的指针，指向一个用于存储线程返回值的指针。如果线程通过pthread_exit返回一个值，或者通过return语句返回一个值（在线程函数中），那么这个值就可以通过pthread_join获取。
例如：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <stdlib.h> void *thread_function(void *arg) { int *result = malloc(sizeof(int)); *result = *(int*)arg * 2; pthread_exit(result); // 线程退出，返回结果 } int main() { pthread_t thread; int input = 10; void *thread_result; if (pthread_create(&thread, NULL, thread_function, &input) != 0) { perror("创建线程失败"); return 1; } pthread_join(thread, &thread_result); // 等待线程结束，并获取返回值 if (thread_result != NULL) { int result = *(int*)thread_result; printf("线程的返回值为: %dn", result); free(thread_result); // 释放内存 } printf("主线程结束n"); return 0; }
注意，线程返回的内存需要手动释放，否则会造成内存泄漏。
线程同步：互斥锁和条件变量
线程同步是多线程编程中一个非常重要的话题。当多个线程需要访问共享资源时，如果没有适当的同步机制，可能会导致数据竞争和不确定的行为。pthread库提供了互斥锁（mutex）和条件变量（condition variable）来实现线程同步。
互斥锁
互斥锁用于保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以访问它。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁变量 int shared_data = 0; void *thread_function(void *arg) { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁 shared_data++; pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁 } pthread_exit(NULL); } int main() { pthread_t thread1, thread2; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁 pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, NULL); pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, NULL); pthread_join(thread1, NULL); pthread_join(thread2, NULL); printf("共享数据的值: %dn", shared_data); pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁 return 0; }
条件变量
条件变量用于线程间的通信。一个线程可以等待某个条件成立，而另一个线程可以在条件成立时通知等待的线程。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; int data_ready = 0; void *producer_function(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mutex); // 生产数据... data_ready = 1; pthread_cond_signal(&cond); // 通知消费者线程 pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_exit(NULL); } void *consumer_function(void *arg) { pthread_mutex_lock(&mutex); while (!data_ready) { pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待条件成立，并释放锁 } // 消费数据... pthread_mutex_unlock(&mutex); pthread_exit(NULL); } int main() { pthread_t producer, consumer; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_cond_init(&cond, NULL); pthread_create(&producer, NULL, producer_function, NULL); pthread_create(&consumer, NULL, consumer_function, NULL); pthread_join(producer, NULL); pthread_join(consumer, NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); pthread_cond_destroy(&cond); return 0; }
如何避免死锁？
死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行的情况。避免死锁的一些常见方法包括：
- 避免循环等待： 确保线程获取锁的顺序一致。
- 使用超时机制： 尝试获取锁时设置超时时间，如果超时则放弃，避免无限等待。
- 使用锁层次结构： 为锁分配优先级，线程必须按照优先级从高到低的顺序获取锁。
例如，如果线程需要同时获取锁A和锁B，可以始终按照相同的顺序获取锁，比如先获取锁A，再获取锁B。 这样可以避免线程1获取锁A等待锁B，而线程2获取锁B等待锁A的情况发生。
