1. 線程基礎

(1) 線程創建與終止

#include <pthread.h>
// 創建線程
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void*), void *arg);
// 終止當前線程
void pthread_exit(void *retval);
// 等待線程結束
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
// 分離線程（不可被join）
int pthread_detach(pthread_t thread);

• 示例：

  void* task(void *arg) {printf("Thread running\n");pthread_exit(NULL);
  }
  pthread_t tid;
  pthread_create(&tid, NULL, task, NULL);
  pthread_join(tid, NULL);

(2) 線程ID與比較

pthread_t tid = pthread_self();      // 獲取自身線程ID
int equal = pthread_equal(tid1, tid2); // 比較線程ID

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2. 線程同步機制

(1) 互斥鎖（Mutex）

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 靜態初始化
// 動態初始化/銷毀
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
// 加鎖/解鎖
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); // 非阻塞

• 示例：

  pthread_mutex_lock(&mutex);
  shared_data++;
  pthread_mutex_unlock(&mutex);

(2) 條件變量（Condition Variable）

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex); // 等待條件
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); // 喚醒一個線程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); // 喚醒所有線程

• 典型模式：

  pthread_mutex_lock(&mutex);
  while (!condition) {pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
  }
  // 操作共享數據
  pthread_mutex_unlock(&mutex);

(3) 讀寫鎖（Read-Write Lock）

pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 讀鎖
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); // 寫鎖
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

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3. 線程屬性控制

(1) 線程屬性

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
// 設置分離狀態
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
// 設置棧大小
pthread_attr_setstacksize(&attr, 1024 * 1024); // 1MB
// 使用屬性創建線程
pthread_create(&tid, &attr, task, NULL);
pthread_attr_destroy(&attr);

(2) 調度策略與優先級

struct sched_param param;
param.sched_priority = 50; // 優先級（1~99）
// 設置調度策略（需root權限）
pthread_setschedparam(tid, SCHED_FIFO, &param);
// 獲取當前策略
int policy;
pthread_getschedparam(tid, &policy, &param);

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4. 線程局部存儲（TLS）

// 創建線程局部變量鍵
pthread_key_t key;
pthread_key_create(&key, NULL);
// 設置/獲取線程局部值
void *value = malloc(100);
pthread_setspecific(key, value);
void *data = pthread_getspecific(key);

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5. 其他關鍵函數

函數	用途
pthread_cancel(tid)	取消目標線程（需線程設置為可取消狀態）。
pthread_testcancel()	顯式插入取消點。
pthread_setcancelstate()	設置線程取消狀態（PTHREAD_CANCEL_ENABLE/DISABLE）。
pthread_once()	確保某函數只執行一次（用于初始化）。

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6. 常見問題與陷阱

(1) 線程安全函數

• 非線程安全函數：如?strtok、localtime，需使用線程安全版本（strtok_r、localtime_r）。

(2) 死鎖預防

• 加鎖順序一致：多個鎖按固定順序獲取。

• 避免鎖嵌套：盡量縮短臨界區范圍。

(3) 資源清理

• 分離線程：若不需要?pthread_join，應顯式?pthread_detach?避免資源泄漏。

• 互斥鎖銷毀：動態初始化的鎖必須?pthread_mutex_destroy。

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7. 調試工具

工具	用途
valgrind --tool=helgrind	檢測數據競爭和死鎖。
gdb	調試多線程程序（info threads、thread <id>）。
strace -f	跟蹤線程的系統調用。

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8. 與C++的對比

特性	pthread?(C)	std::thread?(C++11)
抽象級別	底層（顯式管理）	高層（RAII封裝）
錯誤處理	返回錯誤碼	拋出異常
跨平臺性	Unix-like 系統	跨平臺
鎖類型	需手動初始化/銷毀	自動管理（std::mutex、std::lock_guard）

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總結

• 核心原則：共享資源必須同步（互斥鎖、條件變量）。

• 性能優化：減少鎖粒度，優先使用讀寫鎖。