全面指南，从理论到实践，掌握C语言多线程编程

11个月前 (08-09)编程语言21

在计算机科学的领域里，多线程编程是提升程序执行效率的关键技术之一，对于熟悉C语言的程序员而言，掌握如何在C中实现多线程编程，无疑能够为开发高性能、并发性的应用提供强大的工具，本教程将带领大家从基础概念开始，逐步深入，最终通过几个简单的案例，让你亲手体验C语言多线程编程的魅力。

理论基础

我们需要理解几个关键概念：

1、线程：线程是操作系统分配处理器时间的基本单位，相比于进程，线程共享相同的地址空间和资源，因此创建和销毁成本更低。

2、并发：并发是指在同一时间内处理多个任务的能力，在多核处理器上，通过多线程可以同时执行多个任务，从而提高整体性能。

3、同步：同步机制用于确保多个线程之间数据的一致性和正确性，在C语言中，通过互斥锁（mutex）、条件变量（condition variable）等实现同步。

实践案例

案例一：打印“Hello World”并行版本

#include 
#include 
#define NUM_THREADS 5
void *print_hello(void *arg) {
    int thread_id = *((int *)arg);
    printf("Hello, World! from thread %d\n", thread_id);
    pthread_exit(NULL);
}
int main() {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int status, i;
    int *thread_ids = (int *)malloc(sizeof(int) * NUM_THREADS);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
        thread_ids[i] = i;
        status = pthread_create(&threads[i], NULL, print_hello, &thread_ids[i]);
        if (status != 0) {
            fprintf(stderr, "Error creating thread: %s\n", strerror(status));
            return status;
        }
    }
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    free(thread_ids);
    return 0;
}

案例二：共享计数器

#include 
#include 
#include 
int counter = 0;
void *increment_counter(void *arg) {
    int increment_by = *((int *)arg);
    for (int i = 0; i < increment_by; i++) {
        counter++;
    }
    pthread_exit(NULL);
}
int main() {
    pthread_t threads[10];
    int status, i;
    int *increments = (int *)malloc(sizeof(int) * 10);
    for (i = 0; i < 10; ++i) {
        increments[i] = rand() % 100 + 1;
        status = pthread_create(&threads[i], NULL, increment_counter, &increments[i]);
        if (status != 0) {
            fprintf(stderr, "Error creating thread: %s\n", strerror(status));
            return status;
        }
    }
    for (i = 0; i < 10; ++i) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    printf("Final counter value: %d\n", counter);
    free(increments);
    return 0;
}

问题解答