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C语言线程创建与管理（新手入门pthread多线程编程详解）

主机测评网
C
2025-12-14
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在现代软件开发中，C语言线程创建是提升程序性能和响应能力的重要手段。通过多线程，程序可以同时执行多个任务，例如一边处理用户输入，一边进行后台计算。本文将带你从零开始学习C语言多线程编程，使用 POSIX 线程库（即 pthread）来创建和管理线程。

什么是线程？

线程是操作系统能够调度的最小执行单元。一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的内存空间（如全局变量、堆等），但每个线程拥有自己的栈和寄存器状态。这使得线程间通信比进程间通信更高效。

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准备工作：包含头文件并链接库

在 Linux 或类 Unix 系统中，我们使用 pthread.h 头文件，并在编译时链接 libpthread 库。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <pthread.h>
    
    // 编译命令：
    // gcc -o my_thread_program thread_example.c -lpthread  

创建一个简单线程

使用 pthread_create() 函数可以创建新线程。该函数需要四个参数：

pthread_t *thread：用于存储新线程 ID 的指针
const pthread_attr_t *attr：线程属性（通常设为 NULL 使用默认值）
void *(*start_routine)(void *)：线程执行的函数
void *arg：传递给线程函数的参数

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    
    // 线程执行函数
    void* thread_function(void* arg) {
        int id = *(int*)arg;
        printf("子线程 %d 正在运行！\n", id);
        sleep(2); // 模拟耗时操作
        printf("子线程 %d 执行完毕。\n", id);
        return NULL;
    }
    
    int main() {
        pthread_t thread_id;
        int thread_arg = 1;
    
        // 创建线程
        if (pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, &thread_arg) != 0) {
            perror("线程创建失败");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    
        printf("主线程继续执行...\n");
    
        // 等待子线程结束
        pthread_join(thread_id, NULL);
    
        printf("主线程结束。\n");
        return 0;
    }  

线程的等待与分离

创建线程后，主线程通常需要等待子线程完成，这通过 pthread_join() 实现。如果不关心子线程结果，也可以调用 pthread_detach() 将其设为“分离状态”，系统会自动回收资源。

    // 分离线程示例
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_detach(tid); // 不再需要 join  

线程同步：互斥锁（Mutex）

当多个线程访问共享资源（如全局变量）时，必须使用同步机制避免数据竞争。最常用的是互斥锁（mutex）。

    #include <stdio.h>
    #include <pthread.h>
    
    int global_counter = 0;
    pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    
    void* increment_counter(void* arg) {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            global_counter++;
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
        return NULL;
    }
    
    int main() {
        pthread_t t1, t2;
        pthread_create(&t1, NULL, increment_counter, NULL);
        pthread_create(&t2, NULL, increment_counter, NULL);
    
        pthread_join(t1, NULL);
        pthread_join(t2, NULL);
    
        printf("最终计数器值：%d\n", global_counter); // 应为 200000
        return 0;
    }  