linux线程库详解，还附带典型实例哦

在linux环境下的并发程序设计有两个选择，分别是多进程并发与多线程并发。

关于多进程与多线程编程之前已经有很多博文介绍过了，但关于线程库的介绍却很少。

在linux环境下当采用多线程编程时，需要在编译的时候加上-lpthread(或-pthread) 以显示链接该库。之所以这样是因为pthread并非Linux系统的默认库，而是POSIX线程库。而说起线程库并不是一句话能够说得清楚，因为这涉及到了Linux内核和线程库的发展史。

起初在线程概念出现之后，并没有在类unix操作系统中得到广泛支持。比如在linux2.4以及以前版本，因为还没有线程的概念，linux内核不知道什么是线程，程序员也就没有办法在操作系统上创建线程。而后来随着技术发展，线程带来的好处被大家所认识，因为创建进程开销的资源更多，且进程间的切换相比线程更慢。于是我们希望Linux能实现多线程编程，然而要修改一个操作系统并不是件容易的事情，于是采用的办法是写函数来实现，而不是去修改操作系统的内核。而这些函数也就是最初的线程库，由于在linux内核中没有线程的概念，因此这种线程是用进程来模拟的，实际上在不同的线程内调用getpid()函数，就会发现得到的值不同，因为它们在内核的进程链表中有不同的task_struct结构体来表示，有各自不同的进程标识符PID。因此这种线程也被称为用户级线程。虽然当时的线程库已经和POSIX的标准非常接近了，但是在linux的线程实现版本和POSIX标准之间还是存在着细微的差别，最明显的是关于信号处理部分，这些差别中的大部分都受底层linux内核的限制，而不是函数所能改变的。

许多项目都在研究如何才能改善linux对线程的支持，当然这种改善不仅仅是清除POSIX标准和linux具体实现之间的细微差别，还要增强linux线程的性能和删除一些不需要的限制，这其中大部分工作集中在了如何将用户级的线程映射到内核级的线程。

其中IBM公司的NGPT(Next Generation POSIX Threads),和Redhat公司的NPTL(Native POSIX Thread Library)通过修改linux内核来支持新的线程库，两者都极大地提升了性能。在2002年，NGPT项目组宣布，由于不希望分化团队，所以停止为NGPT添新功能，而只是继续进行linux上的线程支持工作，从而有效地将他们的重担放到了NPTL的身上。也因此NPTL成为了linux线程的新标准。NPTL有了很多优点:没有使用管理线程。因为管理线程的一些需求，例如向作为进程一部分的所有线程发送终止信号，是并不需要的，因为内核本身就可以实现这些功能。内核还会处理每个线程堆栈所使用的内存的回收工作。它甚至还通过在清除父线程之前进行等待，从而实现对所有线程结束的管理，这样可以避免僵尸进程的问题。

最后关于编译参数-lpthread与-pthread其实是有区别的。主要在可移植性和安全性上。

在Linux中，pthread是作为一个单独的库存在的(libpthread.so)，但是在其他Unix变种中却不一定，比如在FreeBSD中是没有单独的pthread库的，因此在FreeBSD中不能使用-lpthread来链接pthread，而使用-pthread则不会存在这个问题，因为FreeBSD的编译器能正确将-pthread展开为该系统下的依赖参数。同样道理，其他不同的变种也会有这样那样的区别，如果使用-lpthread，则可能在移植到其他Unix变种中时会出现问题，为了保持较高的可移植性，我们最好还是使用-pthread。在多数系统中，-pthread会被展开为-D_REENTRANT -lpthread，即是除了链接pthread库外，还先定义了宏_REENTRANT。定义这个宏的目的，是为了打开系统头文件中的各种多线程支持分支。比如，我们常常使用的错误码标志errno，如果没有定义_REENTRANT，则实现为一个全局变量;若是定义了_REENTRANT，则会实现为每线程独有，从而避免线程竞争错误。综上所述，在编译和链接时都使用-pthread 选项而不是传统的-lpthread能够保持向后兼容性和安全性。

Linux环境创建线程的实例。

#include

#include

#include

#include

#include

void *child_pthread(void *argc)

{

while(1)

{

printf("子线程process pid:%d,thread's id=%u\n",getpid(),(unsigned int)pthread_self());

sleep(2);

}

}

int main(void)

{

int ret;

pthread_t pid;

ret = pthread_create(&pid,NULL,child_pthread,NULL);

if(ret){

perror("pthread_create");

exit(0);

}

while(1)

{

printf("主线程process pid:%d,thread's id:%u\n",getpid(),(unsigned int)pthread_self());

sleep(2);

}

return 0;

}

在linux环境下创建线程采用pthread_create()

头文件

#include

函数声明

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine) (void *), void *arg);

返回值

若成功则返回0，否则返回出错编号

编译运行结果如下图所示,其中编译选项-pthread指定链接线程库。运行结果主线程与子线程的进程id一致，线程id则不同。

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