多线程是多任务处理的一种特殊形式，多任务处理允许让电脑同时运行两个或两个以上的程序。一般情况下，两种类型的多任务处理：基于进程和基于线程。
多线程程序包含可以同时运行的两个或多个部分。这样的程序中的每个部分称为一个线程，每个线程定义了一个单独的执行路径。
本教程假设您使用的是 Linux 操作系统，我们要使用 POSIX 编写多线程 C++ 程序。POSIX Threads 或 Pthreads 提供的 API 可在多种类 Unix POSIX 系统上可用，比如 FreeBSD、NetBSD、GNU/Linux、Mac OS X 和 Solaris。
下面的程序，我们可以用它来创建一个POSIX 线程：
#include <pthread.h>
pthread_create (thread, attr, start_routine, arg)
在这里，pthread_create 创建一个新的线程，并让它可执行。下面是关于参数的说明：
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| thread | 指向线程标识符指针。 |
| attr | 一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性。您可以指定线程属性对象，也可以使用默认值 NULL。 |
| start_routine | 线程运行函数起始地址，一旦线程被创建就会执行。 |
| arg | 运行函数的参数。它必须通过把引用作为指针强制转换为 void 类型进行传递。如果没有传递参数，则使用 NULL。 |
创建线程成功时，函数返回 0，若返回值不为 0 则说明创建线程失败。
使用下面的程序，我们可以用它来终止一个 POSIX 线程：
#include <pthread.h>
pthread_exit (status)
在这里，pthread_exit 用于显式地退出一个线程。通常情况下，pthread_exit() 函数是在线程完成工作后无需继续存在时被调用。
如果 main() 是在它所创建的线程之前结束，并通过 pthread_exit() 退出，那么其他线程将继续执行。否则，它们将在 main() 结束时自动被终止。
我们可以使用以下两个函数来连接或分离线程：
pthread_join (threadid, status)
pthread_detach (threadid)
pthread_join() 子程序阻碍调用程序，直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时，它的某个属性会定义它是否是可连接的（joinable）或可分离的（detached）。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的，则它永远也不能被连。pthread_join() 函数来等待线程的完成。
pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a, 在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数:
gcc createThread.c -lpthread -o createThread.o
./createThread.
Test 1 无参数传递的线程并发编程实例
// 基于线程的并发编程
// Test_1 createThread
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
/*
* pthread库不是Linux系统默认的库，连接时需要使用库libpthread.a,
* 在使用pthread_create创建线程时，在编译中要加-lpthread参数:
* gcc createThread.c -lpthread -o createThread.o
* ./createThread.o
* 加上上面两句以后编译成功，并输出结果
* */
#define NUM_Threads 5
// 线程的运行函数
void *PrintHello(void *arg)
{
printf("Hello,World of Thread in C!\n");
return 0;
}
int main()
{
int i;
int ret;
// 定义线程的id变量，多个变量使用数组
pthread_t tids[NUM_Threads];
for (i=0; i<NUM_Threads; i++)
{
// 参数依次是： 创建的线程id，线程参数，调用的函数，传入的函数参数
ret = pthread_create(&tids[i], NULL, PrintHello, NULL);
if (ret != 0)
{
printf("pthread_create error: error_code = \n");
}
}
// 等各个线程推出后，进程才结束
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
/*
* 在CLion(Ubuntu)中输出结果为
Hello,World of Thread in C!
Hello,World of Thread in C!
Hello,World of Thread in C!
Hello,World of Thread in C!
Hello,World of Thread in C!
* */
Test 2 简单参数传递的线程并发编程实例
// 基于线程的并发编程,向线程传递参数1
// Test_2_createThread
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#define NUM_Threads 5
// 线程的运行函数
void *PrintHelloId(void *threadid)
{
// 对传入的参数进行强制类型转换，由无类型指针变为整形指针，然后再读取
int tid = *((int *)threadid);
printf("Hello,World， Thread %d\n",tid);
return 0;
}
int main()
{
pthread_t pthreads[NUM_Threads];
int i, rc;
// 用数组存储i的数值
int indexes[NUM_Threads];
for (i=0; i<NUM_Threads; i++)
{
printf("main() : 创建线程 %d \n",i);
indexes[i] = i; // 保存i的数值
// 在indexes传入参数的时候必须转换为无类型指针
rc = pthread_create(&pthreads[i], NULL, PrintHelloId, (void *)&indexes[i]);
if (0 != rc)
{
printf("Error: 无法创建线程！\n");
exit(-1);
}
}
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
/*
* 在CLion（Ubuntu）中输出结果是
main() : 创建线程 0
main() : 创建线程 1
Hello,World， Thread 0
main() : 创建线程 2
Hello,World， Thread 1
main() : 创建线程 3
Hello,World， Thread 2
main() : 创建线程 4
Hello,World， Thread 3
Hello,World， Thread 4
* */
Test 3 结构体参数传递的线程并发编程实例
// 基于线程的并发编程,向线程传递参数2(传递结构体)
// Test_3_createThread
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#define NUM_Threads 5
typedef struct thread_data{
int threadid;
char message;
}THDATA,*PTHDATA;
void * PrintHello(void * pthreadid)
{
PTHDATA tid = (PTHDATA)pthreadid;
printf("This is Pthread : %d ;info : %c \n",tid->threadid, tid->message);
return 0;
}
int main(void)
{
pthread_t Pthread[NUM_Threads];
THDATA index[NUM_Threads];
int i, ret;
for (i = 0; i < NUM_Threads; i++)
{
printf("main() : 创建线程 %d \n",i);
index[i].threadid = i;
index[i].message = ‘A‘+i%10;
ret = pthread_create(&Pthread[i], NULL, PrintHello, (void *)&index[i]);
if (0 != ret)
{
printf("Error: 创建线程失败！\n");
exit(-1);
}
}
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
/*
* 在CLion（Ubuntu）中输出结果是
main() : 创建线程 0
main() : 创建线程 1
This is Pthread : 0 ;info : A
main() : 创建线程 2
main() : 创建线程 3
This is Pthread : 2 ;info : C
main() : 创建线程 4
This is Pthread : 3 ;info : D
This is Pthread : 4 ;info : E
This is Pthread : 1 ;info : B
* */
Test 4 线程的连接编程实例
// 基于线程的并发编程,连接或分离线程
// Test_4_createThread
// 2019年10月27日14:45:11 尚未完全搞明白
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#define NUM_Pthread 5
void *PrintHello(void * pthreadid)
{
int tid = *((int *)pthreadid);
printf("Sleeping in thread %d ,...exiting \n",tid);
return 0;
}
int main(void)
{
int i, ret;
pthread_t Pthread[NUM_Pthread];
pthread_attr_t attr; // 定义线程属性
void * status;
int index[NUM_Pthread];
// 初始化并设置线程为可连接
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
for (i=0; i<NUM_Pthread; i++)
{
printf("main() : 创建线程 %d \n",i);
index[i] = i;
ret = pthread_create(&Pthread[i], NULL, PrintHello, (void *)&index[i]);
}
// 删除属性，并等待其他线程
pthread_attr_destroy(&attr);
for (i=0; i<NUM_Pthread; i++)
{
ret = pthread_join(Pthread[i], status);
if (0 != ret)
{
printf("Error: unable to join,%d\n",ret);
exit(-1);
}
printf("main(): complete thread id : %d",i);
printf(" exiting with status : %p\n",status);
}
printf("main() : program exiting.\n");
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
Test 5 信号量同步进行写入
// 用信号量进行同步
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#define Len 100 // 设置输入内容长度
sem_t bin_sem;
char work_area[Len]; // 存放输入内容
void *Thread_func(void *arg)
{
// 等待信号量有大于0的值然后退出
sem_wait(&bin_sem);
while (0 != strncmp("end", work_area, 3))
{
printf("Input %ld characters\n", strlen(work_area)-1);
}
return 0;
}
int main(void)
{
int res; // 存放命令的返回值
pthread_t Pthread; // 创建线程
void *thread_result; // 存放线程处理结果
// 初始化信号量，并设置初始值为0
res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);
if (0 != res)
{
perror("Semaphore initialization failes");
exit(EXIT_FAILURE);
}
// 创建新线程 0
res = pthread_create(&Pthread, NULL, Thread_func, NULL);
if (0 != res)
{
perror("Thread creation failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Enter ‘end‘ to finish\n");
// 当工作区内不是以end开头的字符串，则继续输入
while (0 != strncmp("end", work_area, 3))
{
// 以标准输入获取输入到工作区内
fgets(work_area, Len, stdin);
sem_post(&bin_sem); // 信号量+1
}
printf("\n Waiting for thread to finish...\n");
// 等待线程结束
res = pthread_join(Pthread, &thread_result);
if (0 != res)
{
perror("Thread join failed");
exit(EXIT_FAILURE);
}
printf("Thread joined\n");
sem_destroy(&bin_sem); // 销毁信号量
exit(EXIT_SUCCESS);
return 0;
}
Test 6 互斥信号量实现对临界资源操作
// 用互斥信号量进行同步
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define Len 3 // 自增计算次数
#define NUM_Pthread 5 // 设置线程的长度
int count = 1; // 在数据段共享资源，多个进程抢占临界资源
// 对于临界资源，应该添加互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *Thread_func(void *threadid)
{
int tid = *((int *)threadid);
int i, val;
printf("Pthread ID : %d \n",tid);
for (i=0; i<NUM_Pthread; i++)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
val = count;
printf("val = %d \n",val++);
count = val;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
return 0;
}
int main(void)
{
int res; // 存放命令的返回值
int i;
pthread_t Pthread[NUM_Pthread]; // 创建线程
int index[NUM_Pthread];
for (i=0; i<NUM_Pthread; i++)
{
index[i] = i;
// 创建线程
res = pthread_create(&Pthread[i], NULL, Thread_func, (void *)&index[i]);
if (0 != res)
{
printf("Error: 创建线程失败！\n");
exit(-1);
}
}
for (i=0; i<NUM_Pthread; i++)
{
// 汇合线程
pthread_join(Pthread[i], NULL);
}
printf("count = %d\n",count);
pthread_exit(NULL);
return 0;
}
// 在运行此程序无互斥锁时，我们不仅得到错误的答案，而且每次得到的答案都不相同
// 分析
// 当多个对等线程在一个处理器上并发运行时，机器指令以某种顺序完成，每个并发执行定义了线程中指令的某种顺序
原文：https://www.cnblogs.com/Robin5/p/11748016.html