1. 回忆进程
经过前面的学习，我们知道进程是一个可执行程序的运行实例，每一个运行着的程序都可以看做是一个独立的进程，会占用系统资源，在内存中有对应的代码空间和数据空间，由操作系统调度运行，创建，分配系统资源，完成任务并销毁等等。
2. 什么是线程
在linux早期还没有线程概念的时候，一个进程就对应一个程序，且一个进程某一时刻只能干一件事情。有了多线程的概念后，一个进程可以包含多个线程，这样进程在某一时刻就能够做很多事情，每个线程处理各自独立的任务。
操作系统会在多个线程之间调度切换，每个线程都是共享进程中的资源，相对来说占用的资源较少，加入线程的最主要目的就是为了更好地支持多处理器，并且减少进程上下文切换的开销，提高效率。
3. 线程标识
就像每个进程都有一个进程id一样，每个线程也有一个线程id，进程id是整个系统唯一的，但线程id不一样，线程id只有在它所属的进程上下文中才有意义。
4.创建线程
一般程序运行起来就会产生一个进程，默认情况下该进程中有一个线程，叫做主线程，在创建新的线程前，程序的行为和传统的进程并没什么区别。
pthread_create函数用于创建一个新的线程。
函数原型：
#include <pthread.h>
typedef void *(*stat_routine)(void *);
int pthread_create(pthread_t *thread , const pthread_attr_t *attr , start_routine th_fn , void *arg);
返回值说明：成功返回0， 失败返回错误号（POSIX线程所有函数返回0表示成功，返回其他值表示失败）。
参数说明：
参数thread：保存创建的线程ID，其pthread_t类型在当前Linux中可理解为无符号的长整形，但是在不同linux实现中pthread_t的类型可能存在差异。
参数attr：指定新线程的各种属性，类型为pthread_attr_t，通常传NULL，表示使用线程默认属性。
参数th_fn：是一个函数指针，指向线程主函数，start_routine是用来声明线程主函数类型为void* th_fn(void* arg) ，一旦新创建的线程被调度，就会进入该函数开始执行，该函数运行结束，线程也随之结束。
参数arg：表示线程主函数执行期间的参数，类型为void *，这意味着可以将任意对象的指针传递给线程主函数，如果需要传递多个参数可以将arg设计成一个结构体。
5. 创建线程实验一
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
//线程主控函数
void *tfn(void *arg){
puts("I am pthread");
return NULL;
}
int main(void) {
pthread_t tid;
//创建线程
int ret = pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);
if(ret != 0){
fprintf(stderr , "pthread_create error: %s\n", strerror(ret));
exit(-1);
}
//sleep的目的是为了防止主控线程先于其他线程退出，导致其他线程也提前结束
sleep(1);
puts("I am main pthread");
return 0;
}
编译并运行，注意链接pthread库
gcc -o pthread_create pthread_create.c -lpthread
./pthread_create
程序执行结果如图：
有同学可能会很奇怪为什么要sleep 1秒，这是因为：如果任意一个线程调用了exit或_exit，整个进程的所有线程都会终止，从main函数return也相当于调用exit，为了防止新创建的线程还没有得到执行就终止，会在main函数return之前延时1秒，但这只是一种缓兵之计，即使主线程等待1秒，内核也不一定会调度新创建的线程执行
6. pthread_self和 pthread_equal
进程内部的每个线程都有一个唯一标识，即线程id，pthread_self函数是用来获取线程id，其作用类似于进程中 getpid() 函数。
#include <pthread.h>
pthread_t pthread_self(void);
返回值：成功返回0
线程id是用pthread_t数据类型来表示的，是一个无符号长整形，在可移植的操作系统就不能把它当做整数来处理。
因为在不同的操作系统中，pthread_t数据类型实现是不一样的，在linux中可能是使用无符号长整形(unsigned long int)表示pthread_t数据类型，但在Solaris中可能使用无符号整型，而FreeBSD可能使用一个指向pthread_t结构的指针类型来表示pthread_t数据类型。
因此必须使用一个函数来对两个线程id进行比较，pthread_equal函数的作用就是用来比较两个线程的id是否相同。
#include <pthread.h>
int pthread_equal(pthread_t tid1 , pthread_t tid2);
返回值：如果两个线程id相同返回非0，不相等返回0
参数说明：参数tid1和参数tid2为比较的两个线程id
7. 创建线程实验二
循环创建多个线程，每个线程打印自己是第几个被创建的线程。
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
//线程主函数
void *tfn(void *arg){
int i = (int)arg;
sleep(i);
//依次打印创建的每个线程
printf("I am pthread%d , pthread_id = %lu\n",i, pthread_self());
return NULL;
}
int main(int argc, char *args[]){
if(argc < 2){
printf("argc < 2\n");
return -1;
}
pthread_t tid;
int size = atoi(args[1]);
int i;
int ret;
for(i = 0; i < size; ++i){
ret = pthread_create(&tid,NULL,tfn,(void *)i); //创建多个线程
if(ret != 0){
//错误处理
fprintf(stderr , "pthread_create error", strerror(ret));
}
}
sleep(size);
//主线程
printf("I am main pthread , pthread_id = %lu\n" , pthread_self());
pthread_exit(NULL);
}
编译并运行:
gcc -o create_pthread2 create_pthread2.c -lpthread
./create_pthread2 6
程序运行结果如图：
思考一个问题：将pthread_create函数参4修改为(void )&i, 将线程主函数内改为 i=((int *)arg) 是否可以？
我们对实验二的代码做以下修改：
//线程主函数
void *tfn(void *arg){
......
int i=*((int *)arg);
......
}
int main(void)
{
......
//对pthread_create函数的参数i取地址
ret = pthread_create(&tid,NULL,tfn,(void *)&i); //创建多个线程
......
}
程序执行结果：
从程序执行结果来看，显然是不行，因为(void *)&i是对i取地址操作，在循环创建线程的时候有可能几乎创建出来多个线程，多个线程读取到的i值是一样的，所以在打印输出的是多个线程id一样的线程（因为线程的创建是非常快的，也就是说第一个进程创建完，第二个进程又接着创建，此时第二个进程读取到的i值和第一个进程的i值是一样的，然后i值才++）。
8. 关于pthread_create函数的细节
pthread_create成功返回后，新创建的线程的id被填写到参数thread所指向的内存单元。线程id的类型是thread_t，它只在当前进程中保证是唯一的，在不同的系统中thread_t这个类型可能有不同的实现，它可能是一个整数值，也可能是一个结构体，也可能是一个地址。
另外，线程主函数的函数体返回值是void *，是一个万能指针类型，那么我们必须在线程主控函数必须返回一个指针类型，一般来说直接返回return NULL 实际等效于return (void *)0。
9. 关于线程的执行顺序
通过前面两个实验相信你对线程有了一些基本的了解。
线程是属于进程的，线程运行在进程空间，同一进程所产生的多个线程共享同一进程内存空间，这也是为什么进程间的内存地址空间是独立不共享的，而线程间的内存地址空间是共享的原因。
当进程退出时，该进程下所属的多线程都会强制清除并退出。
因为一个进程至少需要一个线程作为执行体，也就是主线程，进程管理的资源（cpu，内存）将线程分配到某个cpu上执行。所以当一个程序运行产生一个进程，但真正运行的实际上是线程而不是进程，进程只是一个空间的概念，相当于一个指挥者的角色，调度管理线程的运行和资源的分配。
所以cpu先把时间片先分配给进程，然后进程再把时间片分配过下属的线程。比如：当前程序运行时，cpu分配了100纳秒的时间片给进程，而进程又把这100纳秒时间片分配给了当前进程下的其他线程（多线程是轮流调度的），因此不管是cpu分配给进程，还是进程分配给其他线程，这个工作是由调度算法程序来做的。
现在回到实验一为什么sleep的问题。
pthread_create函数并不保证线程的执行顺序，一般程序运行时都有一个进程，在该进程下还有一个主控线程，主控线程在调用pthread_create创建子线程时，如果子线程一直没有得到cpu的执行权，而主控线程又先于子线程结束，那么该进程下的所有线程都会强制退出，也就没有机会去执行线程主控函数了。所以为了防止这种情况发生，一般来说我们会让主控线程sleep，等待其他线程执行完毕，然后主控线程再退出程序。