C语言中如何进行线程和进程操作？

C语言在操作系统中提供了一些库函数，可以方便地进行进程和线程的操作。

进程操作

创建新进程

使用 fork() 函数可以在当前进程中创建一个新进程。新进程继承了父进程的所有属性，但是父进程和子进程拥有独立的内存空间。下面是一个示例：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0) { // fork失败
        perror("fork error");
    } else if (pid == 0) { // 子进程
        printf("I'm child process with pid %d\n", getpid());
    } else { // 父进程
        printf("I'm parent process with pid %d, my child's pid is %d\n", getpid(), pid);
    }
    return 0;
}

上述代码中，我们使用了 fork() 函数创建了一个新进程。父进程和子进程的 pid 是不同的，可以通过 getpid() 函数获取当前进程的 pid。运行代码，输出如下：

I'm parent process with pid 6249, my child's pid is 6250
I'm child process with pid 6250

等待进程结束

使用 waitpid() 函数可以等待进程结束。下面是一个示例：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0) { // fork失败
        perror("fork error");
    } else if (pid == 0) { // 子进程
        printf("I'm child process with pid %d\n", getpid());
        sleep(3);
    } else { // 父进程
        printf("I'm parent process with pid %d, my child's pid is %d\n", getpid(), pid);
        int status;
        waitpid(pid, &status, 0);
        printf("child process exited with status %d\n", status);
    }
    return 0;
}

上述代码中，父进程等待子进程结束，并且可以获取子进程的结束状态。运行代码，输出如下：

I'm parent process with pid 6265, my child's pid is 6266
I'm child process with pid 6266
child process exited with status 0

线程操作

使用 pthread_create() 函数可以创建新线程。新线程和主线程运行在同一个进程中，共享内存空间，但是有各自独立的栈空间。下面是一个示例：

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

void * print_hello(void * arg) {
    printf("hello from thread %ld\n", (long)arg);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t tid;
    int rc = pthread_create(&tid, NULL, print_hello, (void *)1);
    if (rc) {
        perror("pthread_create error");
        exit(1);
    } else {
        printf("hello from main thread\n");
    }
    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

上述代码中，我们使用 pthread_create() 函数创建了一个新线程，新线程执行了 print_hello() 函数。主线程继续执行，输出了一行信息。 pthread_join() 函数等待线程结束。运行代码，输出如下：

hello from main thread
hello from thread 1

线程间同步

使用 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数可以实现线程间同步。下面是一个示例：

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

int counter;
pthread_mutex_t mutex;

void * increment(void * arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < 1000000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_create(&t1, NULL, increment, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, increment, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    printf("counter = %d\n", counter);
    return 0;
}

上述代码中，我们使用了 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数来保证 counter 的值能够正确地被多个线程修改。 pthread_mutex_init() 和 pthread_mutex_destroy() 分别用来初始化和销毁互斥锁。运行代码，输出如下：

counter = 2000000

总结

本文介绍了C语言中如何进行进程和线程操作。对于进程，我们使用 fork() 函数创建新进程，使用 waitpid() 函数等待进程结束。对于线程，我们使用 pthread_create() 函数创建新线程，使用 pthread_mutex_lock() 和 pthread_mutex_unlock() 函数实现线程间同步。