C语言由浅入深讲解线程的定义

C语言线程定义攻略

什么是线程

线程是一种执行路径，是进程中的一个执行流程。一个进程可以拥有多个线程，每个线程都可以独立执行，但是它们都共享相同的资源。

线程的优势

线程可以极大的提高程序的运行效率。当程序的某部分需要长时间运行时，通过创建线程可以使得该部分程序有多个执行流程，让每个线程独立的运行。这样就能提高程序运行效率，减少用户等待时间，提高用户体验。

C语言线程定义

在C语言中，线程的定义需要使用到头文件pthread.h，在该头文件中定义了与线程相关的函数和数据类型：

#include <pthread.h>

pthread_t tid; //线程id
pthread_create(&tid, NULL, function, args); //创建线程
pthread_join(tid, NULL); //等待线程结束
pthread_exit(NULL); //结束线程

• pthread_t tid 定义了线程ID，在创建新的线程时会给它赋值
• pthread_create 是创建一个新线程的函数，它有四个参数：
  • pthread_t *thread：输出线程的ID
  • const pthread_attr_t *attr：线程属性，通常使用默认值NULL
  • void *(*start_routine)(void *)：指向函数的指针，该函数是新线程的起点。该函数可以接收一个参数并返回一个指针。参数的类型为void *，即指向无类型指针的指针。函数返回类型为void *
  • void *arg：传递给起点函数的参数
• pthread_join 是等待线程结束的函数，当线程结束后，它的资源被回收，并且它的返回值可以通过该函数获取
• pthread_exit 线程结束的函数

示例1：使用多线程计算1~100的和

以下实例演示了如何使用线程来计算1~100的和：

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

long long sum = 0; //需要计算的值
pthread_mutex_t lock;

void *calculate_sum(void *args) {
    int i;
    long long temp_sum = 0;
    for(i = 1; i <= 100; i++) {
        temp_sum += i;
    }
    pthread_mutex_lock(&lock);
    sum += temp_sum;
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    int i;
    pthread_t tid[10]; //定义10个线程
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    //创建10个计算线程
    for(i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&tid[i], NULL, calculate_sum, NULL);
    }
    //等待计算线程结束
    for(i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(tid[i], NULL);
    }
    printf("sum = %lld\n", sum);
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    return 0;
}

以上程序中创建了10个线程，每个线程计算1-100的和，最终将结果累加到sum变量中，最终输出结果sum = 5050。

示例2：使用线程读写文件

以下实例演示了如何使用线程来读写文件：

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

#define MAX_LINE 1024
pthread_rwlock_t lock; //定义读写锁

void *write_file(void *args) {
    FILE *fp = fopen("test.txt", "a+");
    if(fp == NULL) {
        printf("Open file failed!\n");
        pthread_exit(NULL);
    }
    char *line = "Test line to write!\n";
    pthread_rwlock_wrlock(&lock); //加写锁
    fputs(line, fp);
    pthread_rwlock_unlock(&lock); //解锁
    fclose(fp);
    pthread_exit(NULL);
}

void *read_file(void *args) {   
    char buf[MAX_LINE];
    FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
    if(fp == NULL) {
        printf("Read file failed!\n");
        pthread_exit(NULL);
    }
    pthread_rwlock_rdlock(&lock); //加读锁
    while(fgets(buf, MAX_LINE, fp) != NULL) {
        printf("%s", buf);
    }
    pthread_rwlock_unlock(&lock); //解锁
    fclose(fp);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t tid[2];
    pthread_rwlock_init(&lock, NULL);
    pthread_create(&tid[0], NULL, write_file, NULL);
    pthread_create(&tid[1], NULL, read_file, NULL);
    pthread_join(tid[0], NULL);
    pthread_join(tid[1], NULL);
    pthread_rwlock_destroy(&lock);
    return 0;
}

以上程序中，定义了一个读写锁pthread_rwlock_t lock，用于保护对文件的读写。创建了2个线程，一个写文件，一个读文件，两个线程共同操作一个文件test.txt。在写文件时使用写锁，读文件时使用读锁，确保在写文件时不会发生冲突，在读文件时也不会发生冲突。最终读取文件中的所有文本并输出到控制台。

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