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1. 线程的概念

我们知道,进程在各自独立的地址空间中运行,进程之间共享数据需要用mmap或者进程间通信机制,本节我们学习如何在一个进程的地址空间中执行多个线程。有些情况需要在一个进程中同时执行多个控制流程,这时候线程就派上了用场,比如实现一个图形界面的下载软件,一方面需要和用户交互,等待和处理用户的鼠标键盘事件,另一方面又需要同时下载多个文件,等待和处理从多个网络主机发来的数据,这些任务都需要一个“等待-处理”的循环,可以用多线程实现,一个线程专门负责与用户交互,另外几个线程每个线程负责和一个网络主机通信。

以前我们讲过,main函数和信号处理函数是同一个进程地址空间中的多个控制流程,多线程也是如此,但是比信号处理函数更加灵活,信号处理函数的控制流程只是在信号递达时产生,在处理完信号之后就结束,而多线程的控制流程可以长期并存,操作系统会在各线程之间调度和切换,就像在多个进程之间调度和切换一样。由于同一进程的多个线程共享同一地址空间,因此Text Segment、Data Segment都是共享的,如果定义一个函数,在各线程中都可以调用,如果定义一个全局变量,在各线程中都可以访问到,除此之外,各线程还共享以下进程资源和环境:

  • 文件描述符表

  • 每种信号的处理方式(SIG_IGNSIG_DFL或者自定义的信号处理函数)

  • 当前工作目录

  • 用户id和组id

但有些资源是每个线程各有一份的:

  • 线程id

  • 上下文,包括各种寄存器的值、程序计数器和栈指针

  • 栈空间

  • errno变量

  • 信号屏蔽字

  • 调度优先级

我们将要学习的线程库函数是由POSIX标准定义的,称为POSIX thread或者pthread。在Linux上线程函数位于libpthread共享库中,因此在编译时要加上-lpthread选项。


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