C語言多線程編程：核心知識解析與實戰答疑

C語言多線程編程通過POSIX線程庫實現，核心包括線程創建、線程同步和線程終止。線程創建使用pthread_create()函數，線程同步機制有互斥量、條件變量和信號量，線程可通過pthread_exit()、pthread_cancel()和pthread_join()終止。實戰示例中，創建並運行多線程程序，使用互斥量保護共享數據，確保線程安全訪問。

C 語言多線程編程：核心知識解析與實戰答疑

引言

多線程編程是一種並發編程技術，它允許在一個應用程序內同時執行多個任務。在C 語言中，可以使用POSIX 線程(pthreads) 庫進行多線程編程。

核心知識解析

線程創建

要創建線程，可以使用pthread_create()函數：

 int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void *), void *arg);

• thread ：用來存儲新創建線程的ID。
• attr ：線程屬性，可以通過pthread_attr_init()函數初始化。
• start_routine ：線程啟動函數，指定線程運行的代碼。
• arg ：傳遞給啟動函數的參數。

線程同步

線程同步機制用於協調多個線程之間的訪問和操作。常見的方法包括：

• 互斥量(mutex) ：確保同一時間只有一個線程訪問共享數據。
• 條件變量(condition variable) ：允許線程暫停執行，直到特定的條件滿足。
• 信號量(semaphore) ：限制同時可以訪問共享資源的線程數量。

線程終止

線程可以通過多種方式終止：

• pthread_exit() ：由線程自己終止。
• pthread_cancel() ：從外部取消線程。
• pthread_join() ：等待線程終止。

實戰答疑

如何創建並運行多線程程序

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

void *print_hello(void *arg) {
  printf("Hello from thread %d!\n", (int)arg);
  return NULL;
}

int main() {
  pthread_t tid;

  // 創建一個新線程pthread_create(&tid, NULL, print_hello, 0);

  // 主線程等待新線程終止pthread_join(tid, NULL);

  return 0;
}

如何使用互斥量保護共享數據

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

// 全局共享變量int shared_variable = 0;

// 互斥量pthread_mutex_t mutex;

void *increment_shared_variable(void *arg) {
  for (int i = 0; i < 100000; i ) {
    // 加鎖pthread_mutex_lock(&mutex);

    // 修改共享變量shared_variable ;

    // 解鎖pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }

  return NULL;
}

int main() {
  // 初始化互斥量pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

  pthread_t tid1, tid2;

  // 創建兩個線程pthread_create(&tid1, NULL, increment_shared_variable, NULL);
  pthread_create(&tid2, NULL, increment_shared_variable, NULL);

  // 等待線程終止pthread_join(tid1, NULL);
  pthread_join(tid2, NULL);

  printf("Shared variable: %d\n", shared_variable);

  // 銷毀互斥量pthread_mutex_destroy(&mutex);

  return 0;
}

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