前言

本篇文章作为多线程的入门讲解将带大家先创建几个线程来感受一下什么是多线程，了解一下多线程到底有什么作用。

一、线程概念

线程（Thread）是程序执行流的最小单元，是进程中的一个实体，是被操作系统独立调度和分派 CPU 时间的基本单位。线程和进程一样都属于操作系统中的多任务处理机制。

每一个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，并且共享所属进程的内存空间。线程共享的资源包括代码段、数据段和打开的文件等。线程的创建和撤销的开销比进程要小，因此多线程并发通常比多进程更加高效。

线程可以完成各种任务，如运算、时间操作、等待、响应中端请求等。它可以在同一时间内完成多项活动，实现真正的并发操作。线程通常由一个线程函数和一些传递给该函数的参数组成，线程函数是线程的执行体，它会不断的执行，直到结束或等待某些事件或资源。线程可以通过互斥锁等同步机制来访问共享资源，从而保证线程执行的正确性和可靠性。

一个进程在某一时刻只能做一件事情，有了多线程后，就可以把进程设计成在某一时刻能够不止做一件事，每个线程处理各自的独立的任务。

二、线程的创建

在man手册中我们可以查看到创建线程的函数：
在这里插入图片描述
创建线程函数原型：

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

各个参数解析：

thread：指向pthread_t类型的指针，用于存储新线程的ID。

attr：指向pthread_attr_t类型的指针，用于设置新线程的属性。可以通过该参数指定线程的分离状态、栈大小等属性。如果不需要指定属性，可以传递NULL。

start_routine：指向线程执行体的函数指针。新线程会从该函数的起始地址开始执行。

arg：传递给线程执行体的参数，可以是任意类型的指针。该参数会作为start_routine的参数，可以在start_routine函数中进行处理。

创建一个线程代码：

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

void* Thread1(void *arg)
{
    while (1)
    {
        printf("this is Thread1\n");

        sleep(1);//休眠1s
    }
    
}


int main(void)
{
    pthread_t tid;//线程ID
    int err = -1;

    err = pthread_create(&tid, NULL, Thread1, NULL);

    if(err < 0)
    {
        printf("create thread is err\n");
    }


    while (1)
    {
        printf("this is Main Thread\n");

        sleep(1);//休眠1s
    }
    


    return 0;
}

运行结果：
主线程和被创建的线程轮流运行，互相不会干扰。
在这里插入图片描述

三、线程的退出

线程退出函数原型：

void pthread_exit(void *value_ptr);

value_ptr：表示线程的返回值指针，用于存储线程的返回值。如果不需要返回值，可以传递NULL。

在一个线程中，调用pthread_exit函数可以立即终止该线程的执行，并将value_ptr指向的值作为线程的返回值。该返回值可以被其他线程使用pthread_join函数获取。如果当前线程是主线程，则该函数会终止整个程序的执行。

需要注意的是，线程在终止时一定要记得调用pthread_exit函数来释放它所持有的资源，以免导致资源泄露。如果线程没有调用pthread_exit而是直接返回，那么线程持有的资源将无法被正确释放，造成内存泄漏等问题。

示例代码：

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

void* Thread1(void *arg)
{
    static int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("this is Thread1\n");

        if(++i == 5)
        {
            pthread_exit(NULL);
        }

        sleep(1);//休眠1s
    }
    
}


int main(void)
{
    pthread_t tid;//线程ID
    int err = -1;

    err = pthread_create(&tid, NULL, Thread1, NULL);

    if(err < 0)
    {
        printf("create thread is err\n");
    }


    while (1)
    {
        printf("this is Main Thread\n");

        sleep(1);//休眠1s
    }
    


    return 0;
}

运行效果：
通过效果我们可以知道使用pthread_exit能够退出线程并释放线程占用的资源。
在这里插入图片描述

四、pthread_join函数

函数原型：

int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);

thread：需要等待的线程的ID。

value_ptr：用于存储线程的返回值。该参数是一个指向指针的指针，用于返回线程的返回值。如果不需要返回值，可以传递NULL。

函数返回值为0表示成功等待线程的结束并获取返回值，负数则表示等待线程失败。

在一个线程中，调用pthread_join可以等待指定的线程结束并获取它的返回值。如果调用pthread_join的线程已经结束，而被等待的线程还在运行，则会立即返回并不会等待。如果被等待的线程已经运行结束，则可以通过value_ptr参数获取该线程的返回值。如果不关注该线程的返回值，则可以将value_ptr参数设置为NULL。

需要注意的是，如果被等待的线程没有通过pthread_exit来结束执行，而是使用return语句，那么在等待结束时，其返回值可能无法被正确获取，甚至可能出现未定义行为。此外，如果线程已经被分离，那么调用pthread_join将会失败。

示例代码：

使用pthread_join等待Thread1这个线程执行结束后再退出主线程。

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

void* Thread1(void *arg)
{
    static int i = 0;
    while (1)
    {
        printf("this is Thread1\n");

        if(++i == 5)
        {
            pthread_exit(NULL);
        }

        sleep(1);//休眠1s
    }
    
}


int main(void)
{
    pthread_t tid;//线程ID
    int err = -1;

    err = pthread_create(&tid, NULL, Thread1, NULL);

    if(err < 0)
    {
        printf("create thread is err\n");
    }

    pthread_join(tid, NULL);

    
    printf("Main thread exit\n");

    return 0;
}