多线程的使用
多线程
一.线程(Thread)
定义：一个线程就是一个”执行流”，每个线程之间都可以按照顺序执行字节的代码，可以”同时”执行着多份代码，其中，main()一般被称为主线程(Main Thread)
多进程同样可以实现同时执行任务，但是
线程比进程更加轻量
而且，人们为了更进一步，又诞生出了，”线程池”和”协程”
进程和线程的区别？
- 进程是包含线程的，每个进程至少有一个线程存在，即主线程
- 进程和进程之间不共享内存空间，同一个进程之间共享同一个内存空间
- 进程是系统分配资源的最小单位，线程是系统调度的最小单位
- 一个进程挂了一般不会影响到其他进程，但是可能会把进程内的线程一起带走
二.C语言中的线程操作
创建线程，利用posix库，可以创建线程
pthread_create(thread,attr,start_routine,arg);参数解释：
- thread 指向线程表示符指针
- attr 一个不透明的属性对象，可以被用来设置线程属性。可以指定对象，默认值为NULL
- start_routine 线程运行函数的起始地址，一旦线程被创建就会执行
- 运行函数的参数。他必须通过把引用作为指针强制转换为void类型进行传递。如果没有，则用NULL
线程创建成功后，函数返回0，若返回值不为0则说明创建线程失败
终止线程
pthread_exit(status);but pthread_thread是用于显式地退出一个线程，一般这个线程是在函数是在线程完成工作后无需存在时调用
连接和分离线程
pthread_join(threadid,status);
pthread_detach(threadid);pthread_join() 子程序阻碍调用程序，直到指定的 threadid 线程终止为止。当创建一个线程时，它的某个属性会定义它是否是可连接的（joinable）或可分离的（detached）。只有创建时定义为可连接的线程才可以被连接。如果线程创建时被定义为可分离的，则它永远也不能被连。pthread_join() 函数来等待线程的完成
尝试使用
1.无参数传递的并发编程
其中使用的时候遇到了很多问题，翻找文章可以发现解决方案
关于VS2022安装pthread.h多线程库的问题_pthread.h库怎么安装?-CSDN博客
运行结果如下
5个线程同时运行HelloWD函数
2.传递参数的并发编程
根据上部分学习的知识，写了以下程序
发现运行出来结果并不是我想要的
虽然没有输出上面那段函数的内容，但是并没有报线程创建失败
研究了线程创建函数的传参，得知传递的参数必需为无类型指针，将
rc = pthread_create(&exec1,NULL,HelloWD,NULL); //最后的NULL修改为传递的参数
//
rc = pthread_create(&exec1,NULL,HelloWD,(void*)&numthread[i]); //强制转化
可以看到，线程正确创建并依次执行了
3.结构体参数传递
相比上一个，多出结构体参与参数的传递
结构体定义中，threadid用于记录线程的序号，msg用于记录线程的名称，用数组index[5]来记录threadid和msg的值
最后成功运行结果为
4.线程之间的连接
按照示例，模仿着敲了一下
运行结果是这样的
本实例实现了调用线程后，使用pthread_join函数等待threadid线程运行结束后再运行
其中：
1.pthread_attr_init是用于初始化线程对象（本例是attr）
2.pthread_attr_setdetachstate 用于设置线程的分离状态并设置为PTHREAD_CREATE_JOINABLE即可以被其他线程通过pthread_join来等待结束的
3.pthread_attr_destroy是用于销毁属性对象，释放资源
5.多线程作用的实现
typedef struct {
float a;
float b;
}Arg;
float *func1(float a, float b) {
int i;
float* result;
result = (float*)malloc((sizeof(float)) * 2); //分配内存
for (i = 0; i < 1000000000; i++) {
result[0] = a + b;
result[1] = a - b;
}
return result;
}
float* func2(float a, float b) {
int i;
float* result;
result = (float*)malloc((sizeof(float)) * 2);
for (i = 0; i < 1000000000; i++) {
result[0] = a * b;
result[1] = a / b;
}
return result;
}
void *thread_func1(void* args) {
Arg* data = (Arg*)args;
return func1(data->a, data->b);
}
void* thread_func2(void* args) {
Arg* data = (Arg*)args;
return func2(data->a, data->b);
}
int main() {
pthread_t thread1;
pthread_t thread2;
clock_t start;
clock_t end;
float a = 3.1;
float b = 2.4;
Arg ab;
ab.a = a;
ab.b = b;
void* r1, * r2;
start = clock();
pthread_create(&thread1, NULL, thread_func1, (void*)&ab);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_func2, (void*)&ab);
pthread_join(thread1, &r1);
pthread_join(thread2, &r2);
end = clock();
float lasttime = (float(end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("timeused:%f\n", lasttime);
return 0;
}写了这样一个程序，使用time.h库中的clock来计算程序运行花费的时间
按照上面的写法，计算总共花费0.714s
但是，如果我取消多线程用法，改用单线程直接计算
执行两个运算函数花费的时间相当于原来时间的两倍
多线程总结
线程创建与管理
pthread_create：创建一个新的线程并执行指定的起始函数
pthread_join：等待指定线程结束并获取其返回值
pthread_detach：分离线程，使其在终止时自动回收资源，无需pthread_join
pthread_exit：线程主动退出，可指定返回值
线程同步
pthread_mutex_init，pthread_mutex_destroy：初始化和销毁互斥锁
pthread_mutex_lock，pthread_mutex_unlock：锁定和解锁互斥锁
pthread_cond_init，pthread_cond_destroy：初始化和销毁条件变量
pthread_cond_wait，pthread_cond_signal，pthread_cond_broadcast：线程在条件变量上等待、发送信号或广播信号
线程属性与调度
pthread_attr_init，pthread_attr_destroy：初始化和销毁线程属性对象
pthread_attr_setdetachstate，pthread_attr_getdetachstate：设置和获取线程的分离状态（joinable或detached）
pthread_attr_setschedparam，pthread_attr_getschedparam：设置和获取线程的调度参数（优先级等）
pthread_setschedprio：直接设置线程的优先级
线程取消与清理
pthread_cancel：向指定线程发送取消请求
pthread_setcancelstate，pthread_getcancelstate：设置和获取线程的取消状态（enable或disable）
pthread_setcanceltype，pthread_getcanceltype：设置和获取线程的取消类型（asynchronous或deferred）
pthread_cleanup_push，pthread_cleanup_pop：注册和撤销清理函数，用于线程取消或正常退出时释放资源
线程特定数据
pthread_key_create，pthread_key_delete：创建和删除线程特定数据键
pthread_setspecific，pthread_getspecific：为当前线程设置和获取与特定键关联的数据
其他
pthread_self：获取当前线程的ID
pthread_equal：比较两个线程ID是否相等