“多線程”簡介及其C代碼實現框架

在一些計算機專業相關的書籍中，大家經常聽說“多線程”這個概念。那么什么是“多線程”？什么時候使用“多線程”？在程序設計中使用“多線程”有 什么好處呢？很多剛入職的程序員也對“多線程”感到非常的好奇，認為它很“高大上”。本文對“多線程”進行了簡單的介紹，并給出了其C代碼的實現框架。

“單線程”程序

要想理解“多線程”，那么就要先從“單線程”說起。

大家都知道工廠“流水線”作業，里面的工序是一環扣一環的，只有前面的一道工序完成之后，才能夠啟動下一道工序。這其實和“單線程”的原理非常的相似。

在“單線程”里面，程序的功能是順序執行的，只有前面的流程都成功執行，后面的流程才能夠被執行到。例如，要實現一個話單文件生成、上傳和刪除的程序，使用“單線程”程序來完成，那么其流程如圖1所示。

圖1 “單線程”程序

“多線程”程序

大家也許注意到了，圖1中的生成文件、上傳文件和刪除文件的流程其實可以獨立開來。也就是說，這三個流程是互不影響的。這樣也就誕生了“多線程”的概念。

“多線程”，顧名思義，就是多個“單線程”，每個線程獨立地完成相關的功能。如圖1所示的程序，如果用“多線程”來實現，那么其流程如圖2所示。

圖2 “多線程”程序從圖2可以看出，當程序啟動之后，線程1、線程2和線程3是同時運行的。線程1僅用于生成話單文件，線程2僅用于上傳話單文件，線程3僅用 于刪除過期的話單文件。這樣一來，任何一個線程執行成功與否對另外兩個線程都沒有影響，真正地實現了程序的“并行”。

“多線程”的C代碼框架

/**********************************************************************
* 版權所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名稱：ThreadCreate.c
* 文件標識：無
* 內容摘要：演示多線程的創建
* 其它說明：無
* 當前版本：V1.0
* 作    者：Zhou Zhaoxiong
* 完成日期：20151029
*
**********************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

// 重定義數據類型
typedef signed   int    INT32;
typedef unsigned int    UINT32;

// 宏定義
#define THREAD_NUM     5              // 線程個數

// 函數聲明
void ScanTask(void *pParam);
void ProcessTask(void *pParam);


/**********************************************************************
* 功能描述：主函數
* 輸入參數：無
* 輸出參數：無
* 返 回 值：無
* 其它說明：無
* 修改日期        版本號     修改人            修改內容
* -------------------------------------------------------------------
* 20151029        V1.0   Zhou Zhaoxiong       創建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
    pthread_t MultiHandle  = 0;      // 多線程句柄
    pthread_t SingleHandle = 0;     // 單線程句柄
    UINT32    iLoopFlag    = 0;
    INT32     iRetVal      = 0;  // 創建線程函數的返回值

    // 循環創建線程
    for (iLoopFlag = 0; iLoopFlag < THREAD_NUM; iLoopFlag ++)
    {
        iRetVal = pthread_create(&MultiHandle, NULL, (void * (*)(void *))(&ScanTask), (void *)iLoopFlag);
        if (0 != iRetVal)
        {
            printf("Create ScanTask %d failed!\n", iLoopFlag);
            return -1;
        }
    }

    // 單獨創建線程
    iRetVal = pthread_create(&SingleHandle, NULL, (void * (*)(void *))(&ProcessTask), NULL);
    if (0 != iRetVal)
    {
        printf("Create ProcessTask failed!\n");
        return -1;
    }

    return 0;   
}


/**********************************************************************
 * 功能描述： 掃描線程
 * 輸入參數： pParam-線程編號
 * 輸出參數： 無
 * 返 回 值： 無
 * 其它說明： 無
 * 修改日期            版本號            修改人           修改內容
 * ----------------------------------------------------------------------
*  20151029           V1.0          Zhou Zhaoxiong        創建
 ************************************************************************/
void ScanTask(void *pParam)
{
    UINT32  iThreadNo   = 0;        // 線程編號

    iThreadNo = (UINT32)pParam;     // 獲取線程編號

    printf("Now, into ScanTask[%d].\n", iThreadNo);    // 打印包含線程編號的消息

    // 進行后續操作
}


/**********************************************************************
 * 功能描述： 處理線程
 * 輸入參數： 無
 * 輸出參數： 無
 * 返 回 值： 無
 * 其它說明： 無
 * 修改日期            版本號            修改人           修改內容
 * ----------------------------------------------------------------------
*  20151029            V1.0          Zhou Zhaoxiong      創建
 ************************************************************************/
void ProcessTask(void *pParam)
{
    printf("Now, into ProcessTask.\n");

    // 進行后續操作
}

第二，在Linux下，該程序的編譯命令為：gcc -g -o ThreadCreate ThreadCreate.c –lpthread。注意，最后的“–lpthread”是不能省略的，否則程序編譯不通過。因為pthread并非Linux系統的默認庫，而要在 Linux中將其作為一個庫來使用，就需要加上“-lpthread”或“-pthread”以顯式鏈接該庫。第三，在程序的多線程中，建議不要同時對同 一個全局變量進行加、減等操作。如果確實需要這樣做，要注意在關鍵代碼處使用加鎖操作。

原文鏈接： http://www.daxixiong.com/?/article/12

本文中的代碼已提交到GitHub上，請見： https://github.com/zhouzxi/ThreadCreate