多核程序设计课件4-Linux多线程编程.ppt

Linux多线程编程是指在Linux操作系统下利用多线程技术实现程序的并发执行。多线程是一种程序设计范式，其目的是充分利用现代多核处理器的计算能力，通过在单个程序内部创建多个执行线程，以达到提高程序运行效率和并发性的目的。 由于多核处理器的广泛使用，多线程编程的重要性日益凸显。在多线程环境中，每个线程可以看作是独立的执行路径，拥有自己的栈和程序计数器，但共享同一个进程的地址空间和其他资源。这样的设计允许线程之间进行有效的数据交换和通信，同时也需要处理线程同步和互斥等问题，以避免数据竞争和条件竞争等并发问题。 POSIX线程库（pthread）是Linux平台上常用的多线程编程接口之一，它基于IEEE POSIX 1003.1c标准，为C语言提供了创建和管理线程的标准方法。pthread库中的线程可以看作是“轻量级进程”，意味着它们相对于传统进程更加灵活和高效。 在多线程编程中，创建线程是一个基本的操作，通常使用pthread库提供的pthread_create函数来实现。该函数的第一个参数是一个指向pthread_t类型的指针，用于存放新创建的线程的标识符；第二个参数用于指定线程的属性；第三个参数是一个函数指针，指向新线程将要执行的函数；最后一个参数是一个void类型的指针，可以传递任意数据到线程函数中。 线程的退出一般不建议使用exit函数，因为exit函数会导致整个进程终止，从而影响到其他线程的运行。正确的做法是在线程函数内部调用pthread_exit函数，该函数允许线程安全地退出，并且可以将返回值传递给其他线程。 如果一个线程需要等待另一个线程完成，可以使用pthread_join函数。该函数会阻塞调用它的线程，直到指定的线程终止。使用这个函数的优点是它能够帮助回收线程的资源，防止内存泄漏。 当线程不再需要时，可以调用pthread_detach函数将其设置为分离状态，这样当线程结束时，其资源将自动被系统回收，不需要其他线程干预。分离状态的线程无法使用pthread_join函数来等待。 在多线程编程中，线程的同步是一个重要概念。常用的同步机制包括互斥锁（mutex），条件变量（condition variables），读写锁（read-write lock）等。这些机制可以用来控制对共享资源的访问，保证数据的一致性。 Linux多线程编程是一个复杂但高效的编程模型。通过合理利用pthread库提供的函数和接口，程序员可以编写出能够充分利用现代多核处理器的并发程序，提高程序的执行效率和响应能力。