线程和线程间通信（C语言）

        大家好，我是练习编程时长两年半的个人练习生昆工第一ikun，我们昨天说了进程，但是在进行进程切换时，需要不断刷新cache缓存，比较消耗资源为了减少cache刷新时的资源消耗，所以我们今天分享轻量级进程 -- 线程。

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目录

1、线程特点：

2、线程相关接口函数

（1）创建线程

(2)结束线程

（3）等待线程

3、线程间通信

（1）同步

①信号量的初始化 -- sem_init ()

②P操作(申请资源) -- sem_wait()

③V操作(释放资源) -- sem_post()

(2)互斥

①互斥锁的初始化 -- pthread_mutex_init()

②申请锁 -- pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

③释放锁 -- pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

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1、线程特点：

同一个进程创建的多个线程，共用同一个进程的地址空间，进程创建线程后，我们把原本进程也称为线程，称为主线程。线程称为CPU最小任务调度单位

2、线程相关接口函数

pthread_create -- 创建线程

pthread_exit -- 结束线程

pthread_join -- 等待线程

（1）创建线程

   #include 
​
   int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,
                      void *(*start_routine) (void *), void *arg);
    参数：
        thread：线程对象，一个线程对应一个线程对象
        attr：线程属性，填NULL表示使用默认属性
        start_routine：线程处理函数
        arg：给线程处理函数start_routine传参，如果线程处理函数没有参数，则填NULL；
    
    成功返回0，失败返回错误编号
                      
   在编译跟线程操作相关的程序时，需要链接线程库   线程库的库名 -- pthread                   

(2)结束线程

   #include 
​
   void pthread_exit(void *retval);
   
   参数：
    retval:线程结束信息，由pthread_join等待接收，如果不想返回信息，则填NULL

（3）等待线程

   #include 
​
   int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
   
   等待线程一般在主线程中调用

3、线程间通信

线程间的通信只需要利用全局变量就可以实现。在一个线程使用全局变量时，有可能其他线程也在访问该数据，那么某一线程使用的数据就可能遭到破坏，通过线程的同步和互斥，能够达到数据保护的效果

（1）同步

 同步：多个线程之间按照事先约定好的顺序有先后地完成某个事件

信号量：是系统中一种资源， 本质是一个非负整数，信号量的值等于资源的个数

操作信号量只能由通过特定函数接口才能访问：

①信号量的初始化 -- sem_init ()

  #include 
​
   int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
   参数：
    sem：信号量对象
    pshared：填0表示用于线程间同步
    value：信号量的初始值
   
   返回值：成功返回0，失败返回-1

②P操作(申请资源) -- sem_wait()

 #include 
​
   int sem_wait(sem_t *sem);

if(是否有资源)

{

执行后续代码;

信号量-1；

}

else

{

阻塞等待，直到有资源唤醒为止；

}

③V操作(释放资源) -- sem_post()

 #include 
​
   int sem_post(sem_t *sem);

信号量+1；

if（有等待资源的程序）

{

将其唤醒;

}

实例：创建两个线程，一个线程从键盘获取数据，另一个线程打印输出

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

void *func(void *);
void *func1(void *);
char str[64];
sem_t sem, sem1;
int main(int argc, char *argv[])
{
    sem_init(&sem, 0, 0);
    sem_init(&sem1, 0, 1);
    pthread_t thread1, thread2;
    int ret1 = pthread_create(&thread1, NULL, func, NULL);
    if(ret1 < 0)
    {
        perror("pthread_create");
        exit(-1);
    }
    int ret2 = pthread_create(&thread2, NULL, func1, NULL);
    if(ret2 < 0)
    {
        perror("pthread_create");
        exit(-1);
    }

    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    return 0;
} 

void *func(void *arg)
{
    while(1)
    {
        sem_wait(&sem1);
        printf("请输入数据：\n");
        fgets(str, 64, stdin);
        sem_post(&sem);
        
    }
}
void *func1(void *arg)
{
    while(1)
    {
        sem_wait(&sem);
        printf("%s", str);
        sem_post(&sem1);

    }
}

(2)互斥

当一个线程使用公共数据时，其他线程都不能访问该公共数据

临界资源：多个线程能够共同访问的数据

临界区：涉及到临界资源的代码模块

互斥是使用互斥锁保护临界区

互斥锁的相关操作接口函数：

①互斥锁的初始化 -- pthread_mutex_init()

int pthread_mutex_init( pthread_mutex_t *mutex, pthread_mutexattr_t *attr);

参数：

mutex：互斥锁对象

attr：互斥锁使用，填NULL使用缺省属性

返回值：

成功返回0，失败返回-1

②申请锁 -- pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

参数：

        mutex：互斥锁对象

③释放锁 -- pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

参数：

        mutex：互斥锁对象

实例：

#include 
#include 
#include 
#include 

int a = 0;
int b = 0;
int count = 0;

void *func();
pthread_mutex_t mutex;
int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_t thread;
    int ret = pthread_create(&thread, NULL, func, NULL);
    if(ret < 0)
    {
        perror("create");
        exit(-1);
    }
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        a = count;
        b = count;
        count++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return 0;
} 

void *func()
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if(a != b)
        {
            printf("a = %d  b = %d\n", a, b);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

}