程序、进程与线程的介绍与应用

1.简介程序、进程与线程

程序（Program或Procedure，港台称之为程式）是一组用计算机语言编写的命令序列的集合。程序并不能单独运行，只有将程序装载到内存中，系统为它分配资源才能运行，而这种执行的「程序」就称之为进程。线程是系统分配处理器时间资源的基本单元。每启动一个程序，就至少启动了一个进程。

进程（Process，台湾译作行程）是计算机中已运行程序的实体。程序本身只是指令的集合，进程才是程序（那些指令）的真正运行。进程本身不会运行，是线程的容器。线程不能单独执行，必须组成进程。一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。

线程（Thread，台湾称执行绪）是进程中某个单一顺序的控制流，指运行中的程序的调度单位。在单个程序中同时运行多个线程完成不同的工作，称为多线程。多线程主要是为了节约CPU时间。

在任务管理器中查看进程和线程

线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（线程的运行中需要使用计算机的内存资源和CPU），但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。对于进程而言，数据之间都是相互隔离的，而多线程则不同，不同的线程除了堆栈空间之外所有的数据都是共享的。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

2.简单的多线程编程

我们可以使用函数pthread_create创建一个新的线程。

函数原型：

int pthread_create(pthread_t *thread,

pthread_attr_t *attr,

void *(*func)(void*),

void *arg);

参数： thread 指向pthread_t类型变量的指针

attr 指向pthread_attr_t类型变量的指针，或者为NULL

func 指向新线程所运行函数的指针

arg 传递给func的参数

返回值 0 成功返回

errcode 错误

我们可以使用函数pthread_join等待某进程结束。

函数原型：int pthread_join(pthread_t thread,void ** retval);

参数： thread 所等待的进程

retval 指向某存储线程返回值的变量

返回值： 0 成功返回

errorcode 错误

以上两个函数都包含在头文件pthread.h中。

Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。linux下要编译使用线程的代码，一定要记得调用pthread库。

例子1：主线和与子线程的调用

/* thread_example1.c*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
 
void thread(void)
{
int i;
for(i=0;i<3;i++)
printf("This is a pthread.\n");
}
 
 int main(void)
{
pthread_t id = 0;
int i,ret;
ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL); // 成功返回0，错误返回错误编号
if(ret!=0) {
printf ("Create pthread error!\n");
exit (1);
}
for(i=0;i<3;i++)
printf("This is the main process.\n");
If(id>0)
{
pthread_join(id,NULL);
id = 0;
}
return (0);
}

我们编译此程序：

#gcc thread_example1.c -lpthread -o thread_example1

运行thread_example，我们得到如下结果：

This is the main process.

This is a pthread.

This is the main process.

This is a pthread.

再次运行，我们可能得到如下结果：

This is a pthread.

This is the main process.

This is a pthread.

This is the main process.

This is a pthread.

This is the main process.

前后两次结果不一样，这是两个线程争夺CPU资源的结果。

例子2：2子线程的调用

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
 
void func_1(void* args)
{
    while(1){
        sleep(1);
        printf("this is func_1!\n");
    }
}
 
void func_2(void* args)
{
    while(1){
        sleep(2);
        printf("this is func_2!\n");
    }
}
 
int main()
{
    pthread_t pid1, pid2;
 
    if(pthread_create(&pid1, NULL, func_1, NULL))
    {
        return -1;
    }
 
    if(pthread_create(&pid2, NULL, func_2, NULL))
    {
        return -1;
    }
 
    while(1){
        sleep(3);
    }
 
    return 0;
}

#gcc thread_example2.c -o thread_example2 -lpthread

#./thread_example2

this is func_1!

this is func_2!

this is func_1!

this is func_2!

this is func_1!

this is func_2!

this is func_1!