引言

在當(dāng)今信息技術(shù)日新月異的時(shí)代，多線程編程已經(jīng)成為了日常開發(fā)中不可或缺的一部分。Linux作為一種廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)，其對(duì)多線程編程的支持也相當(dāng)完善。本文將會(huì)介紹關(guān)于Linux多線程相關(guān)的知識(shí)，其中包括了線程的概念、線程控制、線程分離等方面的內(nèi)容。如果你希望提升自己的多線程編程能力，本文將為你提供實(shí)用的技術(shù)指導(dǎo)和詳盡的知識(shí)儲(chǔ)備。讓我們一起來深入了解Linux多線程編程的奧秘吧！

一、 Linux線程概念

1. 什么是線程

• 在一個(gè)程序里的一個(gè)執(zhí)行路線就叫做線程（thread）。更準(zhǔn)確的定義是：線程是“一個(gè)進(jìn)程內(nèi)部的控制序列”。
• 一切進(jìn)程至少都有一個(gè)執(zhí)行線程。
• 線程在進(jìn)程內(nèi)部運(yùn)行，本質(zhì)是在進(jìn)程地址空間內(nèi)運(yùn)行。
• 在Linux系統(tǒng)中，在CPU眼中，看到的PCB都要比傳統(tǒng)的進(jìn)程更加輕量化。
• 透過進(jìn)程虛擬地址空間，可以看到進(jìn)程的大部分資源，將進(jìn)程資源合理分配給每個(gè)執(zhí)行流，就形成了線程執(zhí)行流。

2. 線程的概念

在Linux中，線程是指在同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)部并發(fā)執(zhí)行的多個(gè)子任務(wù)。Linux將線程作為輕量級(jí)進(jìn)程（LWP）來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)線程共享相同的進(jìn)程地址空間和其他資源，包括文件描述符、信號(hào)處理器和其他內(nèi)核狀態(tài)。由于線程之間共享進(jìn)程的資源，因此線程之間的切換開銷通常比進(jìn)程之間的切換要小得多。

Linux使用POSIX線程庫（pthread）來支持多線程編程。通過pthread庫，開發(fā)人員可以方便地創(chuàng)建、控制和同步線程，實(shí)現(xiàn)多線程編程的各種功能。在Linux中，線程的創(chuàng)建和管理都是通過系統(tǒng)調(diào)用和pthread庫來完成的，開發(fā)人員可以使用pthread_create()函數(shù)創(chuàng)建新線程，并使用pthread_join()函數(shù)等來等待線程的結(jié)束，后面我們會(huì)詳細(xì)介紹。

在Linux中，線程與進(jìn)程一樣擁有自己的ID、寄存器上下文、棧和線程本地存儲(chǔ)（TLS）。線程可以通過共享內(nèi)存進(jìn)行通信，也可以使用線程同步機(jī)制來協(xié)調(diào)彼此的操作。在多核處理器上，Linux內(nèi)核會(huì)將不同的線程分配到不同的處理器核心上并行執(zhí)行，以提高系統(tǒng)的性能和響應(yīng)速度。

總的來說，Linux線程是在同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)并發(fā)執(zhí)行的多個(gè)子任務(wù)，通過共享進(jìn)程的資源和使用pthread庫來實(shí)現(xiàn)線程的創(chuàng)建和管理。在Linux環(huán)境下，充分利用線程可以提高程序的并發(fā)能力和性能表現(xiàn)。

3. 線程與進(jìn)程的區(qū)別

Linux線程和進(jìn)程的主要區(qū)別在于它們是操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)不同的執(zhí)行單元。

1. 資源分配

   • 進(jìn)程是資源分配的最小單位，每個(gè)進(jìn)程都有自己的地址空間、全局變量、堆棧、文件描述符等系統(tǒng)資源。
   • 線程是CPU調(diào)度的最小單位，多個(gè)線程可以共享同一個(gè)進(jìn)程的資源，包括地址空間、全局變量、文件描述符等。

2. 切換開銷

   • 因?yàn)榫€程共享進(jìn)程資源，因此線程之間的切換開銷比進(jìn)程之間的切換要小得多。
   • 線程的上下文切換只需要保存處理器寄存器和棧指針，而進(jìn)程切換需要保存整個(gè)進(jìn)程的上下文信息，包括內(nèi)存映像、堆棧、寄存器等。

3. 通信機(jī)制

   • 進(jìn)程之間通常使用IPC（Inter-Process Communication）機(jī)制來進(jìn)行進(jìn)程間通信，例如管道、消息隊(duì)列、共享內(nèi)存和信號(hào)量等。
   • 線程之間可以通過共享內(nèi)存、互斥鎖、條件變量等同步機(jī)制來進(jìn)行通信和協(xié)調(diào)。

4. 并發(fā)能力

   • 由于線程共享進(jìn)程資源和較小的切換開銷，因此線程可以更輕松地實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行，提高程序的并發(fā)處理能力和性能表現(xiàn)。

5. 安全性

   • 線程共享進(jìn)程資源，因此線程之間操作共享數(shù)據(jù)可能會(huì)引起競(jìng)態(tài)條件等并發(fā)問題，需要使用同步機(jī)制來協(xié)調(diào)線程的操作。
   • 進(jìn)程之間不共享地址空間，可以通過IPC機(jī)制來實(shí)現(xiàn)安全的進(jìn)程間通信。

?進(jìn)程和線程的關(guān)系如下圖：

4. 線程異常

1. 線程死鎖：線程之間相互等待對(duì)方釋放資源，導(dǎo)致所有線程都無法繼續(xù)執(zhí)行的情況。

2. 競(jìng)態(tài)條件：多個(gè)線程同時(shí)訪問共享的資源，導(dǎo)致意外的結(jié)果或者數(shù)據(jù)損壞。

3. 內(nèi)存泄漏：線程未正確釋放動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存，導(dǎo)致系統(tǒng)資源耗盡。

4. 線程間通信問題：線程之間的通信出現(xiàn)問題，例如數(shù)據(jù)丟失、阻塞等情況。

5. 未捕獲的異常：線程中的代碼拋出未捕獲的異常，導(dǎo)致線程意外終止。

?當(dāng)一個(gè)線程出現(xiàn)嚴(yán)重的異常導(dǎo)致崩潰時(shí)，會(huì)觸發(fā)進(jìn)程內(nèi)的異常處理機(jī)制。在大多數(shù)操作系統(tǒng)中，異常會(huì)導(dǎo)致信號(hào)被發(fā)送給進(jìn)程，例如SIGSEGV（段錯(cuò)誤）或SIGFPE（浮點(diǎn)異常）。默認(rèn)情況下，這些信號(hào)會(huì)終止整個(gè)進(jìn)程。

??注意：線程是進(jìn)程的執(zhí)行分支，線程出異常，就類似進(jìn)程出異常，進(jìn)而觸發(fā)信號(hào)機(jī)制，終止進(jìn)程，進(jìn)程終止，該進(jìn)程內(nèi)的所有線程也就隨即退出。

二、Linux線程控制

1. POSIX線程庫

在Linux系統(tǒng)中，POSIX線程庫（也稱為pthread庫）是一套用于多線程編程的標(biāo)準(zhǔn)接口。它基于POSIX標(biāo)準(zhǔn)（Portable Operating System Interface）定義了一組函數(shù)和數(shù)據(jù)類型，使得開發(fā)者可以方便地進(jìn)行多線程程序的開發(fā)。

POSIX線程庫的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供一個(gè)可移植、高效和可靠的多線程編程接口。它已經(jīng)成為類UNIX系統(tǒng)上標(biāo)準(zhǔn)的多線程編程接口，并在Linux系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。開發(fā)者可以使用POSIX線程庫編寫具有良好可移植性的多線程程序，無需關(guān)心底層操作系統(tǒng)的差異。

2. 創(chuàng)建線程 pthread_create() 函數(shù)

在Linux系統(tǒng)中，線程的創(chuàng)建是通過POSIX線程庫（pthread庫）提供的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的

（1）頭文件

pthread_create() 函數(shù)的使用需要包含pthread庫的頭文件pthread.h

#include <pthread.h>

（2）函數(shù)原型

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

（3）參數(shù)解釋

1. thread：指向 pthread_t 類型的指針，用于存儲(chǔ)新線程的標(biāo)識(shí)符。在函數(shù)成功返回時(shí)，該指針被設(shè)置為新線程的標(biāo)識(shí)符，可以用于后續(xù)操作。

2. attr：指向 pthread_attr_t 類型的指針，用于設(shè)置線程的屬性，通?？梢詡魅?nullptr，表示使用默認(rèn)屬性。如果需要設(shè)置線程的屬性，可以使用 pthread_attr_init() 函數(shù)初始化屬性對(duì)象，并使用 pthread_attr_setxxx() 函數(shù)設(shè)置屬性。

3. start_routine：指向線程函數(shù)的指針，即新線程的執(zhí)行體。該函數(shù)應(yīng)該以 void* func(void*) 的形式定義，即帶有一個(gè) void 類型指針參數(shù)，返回一個(gè) void 類型指針。線程函數(shù)的返回值將作為線程的退出狀態(tài)，可以通過 pthread_join() 函數(shù)獲取。

4. arg：傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)，它必須是一個(gè) void 類型指針，開發(fā)者需要自行處理類型轉(zhuǎn)換。

（4）返回值

• 如果成功創(chuàng)建了新線程，則函數(shù)返回 0；
• 如果失敗，則返回一個(gè)非零值，表示出現(xiàn)了錯(cuò)誤。在出錯(cuò)的情況下，可以使用 perror() 函數(shù)輸出錯(cuò)誤信息，也可以使用 strerror() 函數(shù)獲取錯(cuò)誤信息。

（5）使用示例

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

void* thread_function(void* arg) {
    int tid = *(int*)arg;
    printf("This is thread %d.\n", tid);
    pthread_exit(NULL);
}

int main() {
    pthread_t tid[3];
    int i, rc;

    // 創(chuàng)建三個(gè)新線程
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        rc = pthread_create(&tid[i], NULL, thread_function, (void*)&i);
        if (rc != 0) {
            fprintf(stderr, "Failed to create new thread.\n");
            return 1;
        }
    }

    // 等待所有新線程結(jié)束
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        rc = pthread_join(tid[i], NULL);
        if (rc != 0) {
            fprintf(stderr, "Failed to join the thread.\n");
            return 1;
        }
    }

    printf("All threads exit.\n");
    return 0;
}

通過上面的步驟，可以在 Linux 系統(tǒng)下成功創(chuàng)建并執(zhí)行新的線程。需要注意的是，調(diào)用 pthread_create() 函數(shù)時(shí)傳遞給線程函數(shù)的參數(shù)必須是指向整型變量的指針，否則可能會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)期的錯(cuò)誤。

3. 線程ID及進(jìn)程地址空間布局

（1）進(jìn)程地址空間布局

進(jìn)程地址空間布局是指操作系統(tǒng)在內(nèi)存中為每個(gè)進(jìn)程分配的地址空間的布局方式。以下是典型的Linux進(jìn)程地址空間布局：

1. 代碼段（Text Segment）：
   代碼段存儲(chǔ)了可執(zhí)行程序的機(jī)器指令。它通常是只讀的，并且在內(nèi)存中只有一份，用于所有執(zhí)行該程序的進(jìn)程。

2. 數(shù)據(jù)段（Data Segment）：
   數(shù)據(jù)段存儲(chǔ)了全局變量和靜態(tài)變量。它包括了初始化的數(shù)據(jù)和非初始化的BSS段（Block Started by Symbol）。數(shù)據(jù)段通常是可讀寫的。

3. 堆（Heap）：
   堆是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的區(qū)域。在運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)用malloc()、calloc()等函數(shù)分配堆內(nèi)存。堆的大小不固定，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)增長(zhǎng)或縮小。

4. 棧（Stack）：
   棧用于存儲(chǔ)函數(shù)調(diào)用、局部變量和函數(shù)參數(shù)等信息。每個(gè)線程都有自己的棧，用于保存線程特定的上下文信息。棧的大小通常是固定的。

5. 共享庫（Shared Libraries）：
   共享庫存儲(chǔ)了被多個(gè)進(jìn)程共享的代碼和數(shù)據(jù)。它們被加載到內(nèi)存中，并映射到每個(gè)進(jìn)程的地址空間中。

6. 內(nèi)核空間（Kernel Space）：
   內(nèi)核空間是由操作系統(tǒng)內(nèi)核使用的內(nèi)存區(qū)域，不屬于進(jìn)程的地址空間。它包括操作系統(tǒng)內(nèi)核的代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（2）線程ID pthread_self() 函數(shù)

線程ID（Thread ID）是操作系統(tǒng)分配給每個(gè)線程的唯一標(biāo)識(shí)符。在不同的操作系統(tǒng)中，線程ID的表示方式和取值范圍可能會(huì)有所不同。
pthread_self()函數(shù)是一個(gè)POSIX線程庫中的函數(shù)，用于獲取當(dāng)前線程的線程ID。它的原型如下：

pthread_t pthread_self(void);

該函數(shù)沒有參數(shù)，返回類型為pthread_t，即線程ID的類型。

使用pthread_self()函數(shù)可以在多線程程序中獲取當(dāng)前線程的線程ID。每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)都會(huì)被分配一個(gè)唯一的線程ID，可以通過該ID來標(biāo)識(shí)和區(qū)分不同的線程。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼，演示了如何使用pthread_self()函數(shù)獲取當(dāng)前線程的線程ID：

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

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_t tid = pthread_self();
    printf("Thread ID: %lu\n", tid);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

在上述示例中，主線程創(chuàng)建了一個(gè)新線程，并通過pthread_create()函數(shù)啟動(dòng)線程執(zhí)行thread_func()函數(shù)。在thread_func()函數(shù)中，調(diào)用pthread_self()函數(shù)獲取當(dāng)前線程的線程ID，并將其打印輸出。

??注意：線程ID的類型pthread_t可能是一個(gè)不透明的數(shù)據(jù)類型，具體實(shí)現(xiàn)取決于操作系統(tǒng)和編譯器。在上述示例中，使用%lu格式指定符打印無符號(hào)長(zhǎng)整型，以與pthread_t類型匹配。在不同的系統(tǒng)和編譯環(huán)境中，可能需要根據(jù)具體情況調(diào)整打印格式。

4. 線程等待 pthread_join() 函數(shù)

?線程等待是一種同步機(jī)制，會(huì)導(dǎo)致線程之間的阻塞和等待。在設(shè)計(jì)多線程程序時(shí)，需要合理地安排線程的執(zhí)行順序和等待關(guān)系，以避免死鎖、饑餓等問題。pthread_join()函數(shù)是一個(gè)POSIX線程庫中的函數(shù)，用于等待指定的線程結(jié)束并回收其資源。

（1）頭文件

pthread_join() 函數(shù)的使用需要包含pthread庫的頭文件pthread.h

#include <pthread.h>

（2）函數(shù)原型

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

（3）參數(shù)解釋

• thread參數(shù)是要等待的目標(biāo)線程的線程ID，
• retval參數(shù)用于接收目標(biāo)線程的返回值（如果有）。pthread_join()函數(shù)會(huì)阻塞調(diào)用線程，直到目標(biāo)線程結(jié)束為止，并且可以獲取目標(biāo)線程的返回值。

（4）返回值

pthread_join() 函數(shù)的返回值表示線程的終止?fàn)顟B(tài)，具體取值如下：

• 如果線程的返回值已經(jīng)被存放到 value_ptr 指向的內(nèi)存中，則返回 0。
• 如果指定的線程在執(zhí)行過程中被取消，則返回 PTHREAD_CANCELED。
• 如果調(diào)用該函數(shù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則返回相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼。

（5）使用示例

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼，演示了如何使用pthread_join()函數(shù)等待子線程結(jié)束并獲取其返回值：

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

void* thread_func(void* arg) {
    int* result = (int*)malloc(sizeof(int));
    *result = 42;
    printf("Thread is about to exit\n");
    pthread_exit((void*)result);  // 終止線程，并返回 result
}

int main() {
    pthread_t tid;
    void* ret_val;

    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_join(tid, &ret_val);  // 獲取線程的返回值

    if (ret_val) {
        printf("Thread returned: %d\n", *((int*)ret_val));
        free(ret_val);  // 釋放返回值對(duì)應(yīng)的內(nèi)存
    } else {
        printf("Thread returned NULL\n");
    }

    return 0;
}

在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)新線程，線程函數(shù)中使用了 pthread_exit() 函數(shù)來結(jié)束線程并返回一個(gè)整數(shù)值。在主線程中，我們通過 pthread_join() 函數(shù)等待線程的終止，并獲取了線程的返回值。

??注意：pthread_join()函數(shù)會(huì)使調(diào)用線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到目標(biāo)線程結(jié)束。如果不關(guān)心目標(biāo)線程的返回值，也可以將retval參數(shù)設(shè)置為NULL。另外，在多線程程序中，需要特別注意線程的安全退出和資源回收，以避免產(chǎn)生懸掛線程或資源泄漏的問題。

5. 線程終止

（1）線程終止的三種方法

1. 線程函數(shù)返回：線程函數(shù)執(zhí)行完畢并從函數(shù)中返回，線程會(huì)自動(dòng)終止。線程函數(shù)可以通過返回一個(gè)值來傳遞結(jié)果給線程的創(chuàng)建者。

2. 調(diào)用 pthread_exit() 函數(shù)：線程可以顯式地調(diào)用 pthread_exit() 函數(shù)來終止自己。這個(gè)函數(shù)接受一個(gè)參數(shù)作為線程的返回值，可以被其他線程通過調(diào)用 pthread_join() 函數(shù)獲取。

3. 取消線程：線程可以被其他線程取消。調(diào)用 pthread_cancel(pthread_t thread) 函數(shù)可以請(qǐng)求取消指定的線程。被取消的線程可以選擇在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)終止自己，或者忽略取消請(qǐng)求繼續(xù)執(zhí)行。

（2）pthread_exit() 函數(shù)

pthread_exit() 函數(shù)是用于終止當(dāng)前線程并返回一個(gè)值的 POSIX 線程庫函數(shù)。該函數(shù)的原型如下所示：

void pthread_exit(void* value_ptr);

• value_ptr：表示線程的返回值，可以是任意類型的指針。當(dāng)線程調(diào)用 pthread_exit() 函數(shù)時(shí)，會(huì)將 value_ptr 指向的內(nèi)容作為線程的返回值。

pthread_exit() 函數(shù)允許線程在執(zhí)行過程中隨時(shí)退出，并返回一個(gè)值。這個(gè)返回值可以被其他線程通過調(diào)用 pthread_join() 函數(shù)獲取，從而實(shí)現(xiàn)線程間的數(shù)據(jù)交互和結(jié)果傳遞。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，演示了如何在線程中使用 pthread_exit() 函數(shù)來結(jié)束線程并返回一個(gè)值：

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

void* thread_func(void* arg) {
    int* result = (int*)malloc(sizeof(int));
    *result = 42;
    printf("Thread is about to exit\n");
    pthread_exit((void*)result);  // 終止線程，并返回 result
}

int main() {
    pthread_t tid;
    void* ret_val;

    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_join(tid, &ret_val);  // 獲取線程的返回值
    printf("Thread returned: %d\n", *((int*)ret_val));

    free(ret_val);  // 釋放返回值對(duì)應(yīng)的內(nèi)存
    return 0;
}

在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)新線程，線程函數(shù)中使用了 pthread_exit() 函數(shù)來結(jié)束線程并返回一個(gè)整數(shù)值。在主線程中，我們通過 pthread_join() 函數(shù)獲取了線程的返回值，并打印輸出了該值。

（3）pthread_cancel() 函數(shù)

pthread_cancel() 函數(shù)是 POSIX 線程庫中用于取消指定線程的函數(shù)。該函數(shù)的原型如下所示：

int pthread_cancel(pthread_t thread);

• thread：表示要取消的線程的標(biāo)識(shí)符。

pthread_cancel() 函數(shù)會(huì)向指定線程發(fā)送一個(gè)取消請(qǐng)求，并嘗試終止該線程的執(zhí)行。但是，線程是否會(huì)被成功取消取決于多個(gè)因素，包括線程自身的取消狀態(tài)和取消點(diǎn)的設(shè)置。

pthread_cancel() 函數(shù)只是發(fā)送一個(gè)取消請(qǐng)求并立即返回，并不能保證目標(biāo)線程會(huì)立即終止。目標(biāo)線程可以選擇忽略取消請(qǐng)求或者在適當(dāng)?shù)娜∠c(diǎn)進(jìn)行處理。

取消點(diǎn)（cancellation point）是線程中的一些特定位置，線程在這些位置上可以檢查是否有取消請(qǐng)求，并決定是否終止自己的執(zhí)行。常見的取消點(diǎn)包括 I/O 操作、阻塞的系統(tǒng)調(diào)用等。

如果目標(biāo)線程成功響應(yīng)了取消請(qǐng)求，并在取消點(diǎn)終止了執(zhí)行，那么取消狀態(tài)將被設(shè)置為已取消。可以通過調(diào)用 pthread_setcancelstate() 和 pthread_setcanceltype() 函數(shù)來控制線程的取消狀態(tài)和取消類型。

下面是一個(gè)示例，演示了如何使用 pthread_cancel() 函數(shù)來取消線程的執(zhí)行：

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

void* thread_func(void* arg) {
    while (1) {
        // 線程執(zhí)行的邏輯
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;

    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

    // 在主線程中取消子線程的執(zhí)行
    pthread_cancel(tid);

    pthread_join(tid, NULL);  // 等待線程結(jié)束

    return 0;
}

在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)新線程，并在主線程中調(diào)用 pthread_cancel() 函數(shù)來取消子線程的執(zhí)行。接著，我們使用 pthread_join() 函數(shù)等待子線程的終止。

??注意：在使用 pthread_cancel() 函數(shù)取消線程時(shí)，應(yīng)確保目標(biāo)線程處于可取消狀態(tài)，并且在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置了取消點(diǎn)。否則，取消請(qǐng)求可能被忽略，導(dǎo)致線程無法正確終止。

三、分離線程

1. joinable與線程分離

“joinable” 和線程分離是兩種不同的線程狀態(tài)。

• “joinable” 狀態(tài)的線程是指可以被其他線程顯式等待和回收資源的線程。在 POSIX 線程庫中，默認(rèn)情況下，創(chuàng)建的線程是可連接狀態(tài)（joinable）?？蛇B接狀態(tài)的線程需要使用 pthread_join() 函數(shù)來等待其終止，并獲取其返回值（如果有）。
• 線程分離是指將線程屬性設(shè)置為分離狀態(tài)，使得線程在終止時(shí)可以自動(dòng)釋放相關(guān)資源，而無需等待其他線程顯式對(duì)其進(jìn)行回收。分離線程通常用于不需要獲取線程返回值或進(jìn)行線程同步的場(chǎng)景。

2. 分離線程 pthread_detach() 函數(shù)

pthread_detach() 函數(shù)是 POSIX 線程庫中的一個(gè)函數(shù)，用于將指定線程設(shè)置為分離狀態(tài)，即使該線程在終止時(shí)可以自動(dòng)釋放相關(guān)資源，而無需等待其他線程顯式對(duì)其進(jìn)行回收。

（1）頭文件

pthread_detach() 函數(shù)的使用需要包含pthread庫的頭文件pthread.h

#include <pthread.h>

（2）函數(shù)原型

int pthread_detach(pthread_t thread);

（3）參數(shù)解釋

• thread：表示要設(shè)置為分離狀態(tài)的線程的標(biāo)識(shí)符。

（4）返回值

pthread_detach() 函數(shù)的返回值為 0 表示調(diào)用成功，返回值為非零表示調(diào)用失敗。失敗的原因可能是參數(shù)不正確或者內(nèi)部出現(xiàn)了錯(cuò)誤。

??注意：線程在被設(shè)置為分離狀態(tài)之前，必須處于可連接狀態(tài)。否則，pthread_detach() 函數(shù)將無法將其設(shè)置為分離狀態(tài)，并返回一個(gè)錯(cuò)誤碼。

（5）使用示例

下面是一個(gè)示例，演示了如何使用 pthread_detach() 函數(shù)將線程設(shè)置為分離狀態(tài)：

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

void* thread_func(void* arg) {
    // 線程執(zhí)行的邏輯
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;

    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

    // 將線程設(shè)置為分離狀態(tài)
    pthread_detach(tid);

    // 不需要使用 pthread_join() 函數(shù)進(jìn)行回收

    return 0;
}

在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)新線程，并使用 pthread_detach() 函數(shù)將其設(shè)置為分離狀態(tài)。由于該線程已經(jīng)處于分離狀態(tài)，因此在主線程中無需使用 pthread_join() 函數(shù)進(jìn)行回收。

四、線程的優(yōu)缺點(diǎn)

線程是一種輕量級(jí)的執(zhí)行單元，可以在一個(gè)進(jìn)程內(nèi)并發(fā)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。線程有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

?優(yōu)點(diǎn)

1. 并發(fā)執(zhí)行：線程允許多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行，提高了程序的運(yùn)行效率和響應(yīng)速度?？梢猿浞掷枚嗪颂幚砥鞯挠?jì)算能力。
2. 共享數(shù)據(jù)：線程可以共享同一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存空間，方便數(shù)據(jù)之間的共享和通信。不同線程之間可以直接讀取和修改同一塊內(nèi)存區(qū)域的數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了多任務(wù)編程的復(fù)雜性。
3. 資源高效：線程的創(chuàng)建和銷毀消耗的資源相對(duì)較少，線程切換的開銷也較小。相比于進(jìn)程，線程更加輕量級(jí)。
4. 邏輯清晰：使用線程可以將程序分解成多個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行單元，每個(gè)線程負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，使得程序的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰、模塊化。

?缺點(diǎn)

1. 同步和共享問題：多個(gè)線程訪問共享數(shù)據(jù)時(shí)需要進(jìn)行同步操作，以避免數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和不一致的結(jié)果。需要使用鎖、信號(hào)量等機(jī)制來保護(hù)共享資源，增加了編程的復(fù)雜性。
2. 錯(cuò)誤管理困難：線程共享同一進(jìn)程的內(nèi)存空間，一個(gè)線程對(duì)共享資源的錯(cuò)誤操作可能會(huì)影響其他線程的正常執(zhí)行，導(dǎo)致難以追蹤和調(diào)試錯(cuò)誤。
3. 調(diào)試和測(cè)試復(fù)雜：由于線程并發(fā)執(zhí)行，線程之間的交互和調(diào)試相對(duì)復(fù)雜。當(dāng)程序出現(xiàn)問題時(shí)，需要仔細(xì)分析各個(gè)線程的執(zhí)行順序和交互情況，增加了調(diào)試和測(cè)試的難度。
4. 資源競(jìng)爭(zhēng)：多個(gè)線程同時(shí)訪問共享資源時(shí)可能引發(fā)資源競(jìng)爭(zhēng)問題，如死鎖、饑餓等。需要合理設(shè)計(jì)和管理線程的同步和互斥機(jī)制，以避免資源競(jìng)爭(zhēng)問題。

五、線程用途

• 合理的使用多線程，能提高CPU密集型程序的執(zhí)行效率。
• 合理的使用多線程，能提高IO密集型程序的用戶體驗(yàn)。（如生活中我們一邊寫代碼一邊下載開發(fā)工具，就是多線程運(yùn)行的一種表現(xiàn)）

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到了這里，關(guān)于【探索Linux】—— 強(qiáng)大的命令行工具 P.19（多線程 | 線程的概念 | 線程控制 | 分離線程）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！