linux c threads

Linux C 线程是指在 Linux 操作系统下使用 C 语言编写的程序中，能够实现并发执行的多个执行流。线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

基础概念

线程：轻量级的进程，共享相同的内存空间和资源。
进程：操作系统分配资源的基本单位，拥有独立的内存空间。
并发：多个任务在同一时间段内交替执行，宏观上看起来像是同时进行。
并行：多个任务在同一时刻真正同时执行。

类型

用户级线程：完全由应用程序管理，操作系统内核不知情。
内核级线程：由操作系统内核管理，每个线程都有独立的内核栈。

应用场景

多任务处理：同时处理多个任务，如文件下载、数据处理等。
实时系统：需要快速响应外部事件的系统。
图形界面程序：保持界面的响应性，同时执行后台任务。

示例代码

下面是一个简单的 Linux C 线程示例，创建两个线程分别打印奇数和偶数：

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

void* print_odd(void* arg) {
    for (int i = 1; i <= 100; i += 2) {
        printf("Odd: %d\n", i);
    }
    return NULL;
}

void* print_even(void* arg) {
    for (int i = 2; i <= 100; i += 2) {
        printf("Even: %d\n", i);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_odd, thread_even;

    if (pthread_create(&thread_odd, NULL, print_odd, NULL)) {
        perror("Thread creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (pthread_create(&thread_even, NULL, print_even, NULL)) {
        perror("Thread creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    pthread_join(thread_odd, NULL);
    pthread_join(thread_even, NULL);

    return 0;
}

遇到的问题及解决方法

线程同步问题

问题：多个线程同时访问共享资源可能导致数据不一致。

解决方法：使用互斥锁（mutex）或其他同步机制，如信号量（semaphore）、条件变量（condition variable）。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* safe_increment(void* arg) {
    int* counter = (int*)arg;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    (*counter)++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

死锁问题

问题：两个或多个线程互相等待对方释放资源，导致程序无法继续执行。

解决方法：确保加锁顺序一致，避免嵌套锁，使用超时机制等。

pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_func1(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    // 执行操作
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

void* thread_func2(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1); // 确保加锁顺序一致
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    // 执行操作
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

通过合理的设计和使用同步机制，可以有效解决线程并发执行中遇到的问题。