C语言多线程编程详解：pthread库的使用与注意事项188

C语言本身并不自带多线程功能，它依赖于操作系统提供的线程库来实现多线程编程。在Linux和类Unix系统中，最常用的线程库是pthread (POSIX Threads)。本文将详细介绍如何在C语言中使用pthread库创建、管理和同步线程，并探讨多线程编程中常见的陷阱和最佳实践。

一、pthread库的基本函数

pthread库提供了一系列函数来创建、管理和同步线程。以下是几个常用的函数：
pthread_create(): 创建一个新的线程。该函数的原型如下：

```c
int pthread_create(pthread_t *restrict thread, const pthread_attr_t *restrict attr,
void *(*start_routine)(void *), void *restrict arg);
```

thread: 指向一个pthread_t类型的变量的指针，该变量将存储新创建线程的ID。
attr: 指向一个pthread_attr_t结构体的指针，用于设置线程属性，可以设置为NULL使用默认属性。
start_routine: 线程执行的函数指针。
arg: 传递给线程函数的参数。

返回值为0表示成功，非0表示失败。
pthread_join(): 等待一个线程结束。该函数的原型如下：

```c
int pthread_join(pthread_t thread, void retval);
```

thread: 要等待的线程ID。
retval: 指向一个指针的指针，如果线程函数返回一个值，该值将存储在此指针中。可以设置为NULL忽略返回值。

返回值为0表示成功，非0表示失败。
pthread_exit(): 终止当前线程。该函数的原型如下：

```c
void pthread_exit(void *retval);
```

retval: 线程的返回值。

该函数会终止当前线程，并将retval作为返回值。
pthread_mutex_t, pthread_mutex_init(), pthread_mutex_lock(), pthread_mutex_unlock(), pthread_mutex_destroy(): 互斥锁，用于保护共享资源，避免数据竞争。pthread_mutex_init() 初始化互斥锁，pthread_mutex_lock() 加锁，pthread_mutex_unlock() 解锁，pthread_mutex_destroy() 销毁互斥锁。
pthread_cond_t, pthread_cond_init(), pthread_cond_wait(), pthread_cond_signal(), pthread_cond_broadcast(), pthread_cond_destroy(): 条件变量，用于线程间的同步，配合互斥锁使用。pthread_cond_wait() 等待条件满足，pthread_cond_signal() 唤醒一个等待的线程，pthread_cond_broadcast() 唤醒所有等待的线程。

二、一个简单的例子

下面是一个简单的例子，演示了如何使用pthread库创建两个线程，每个线程打印10次自己的ID：```c
#include
#include
void *thread_function(void *arg) {
long id = (long)arg;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
printf("Thread %ld: %d", id, i);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
int rc;
rc = pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, (void *)1);
if (rc) {
fprintf(stderr, "Error creating thread 1: %d", rc);
return 1;
}
rc = pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, (void *)2);
if (rc) {
fprintf(stderr, "Error creating thread 2: %d", rc);
return 1;
}
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
printf("Main thread finished.");
return 0;
}
```

三、线程同步与互斥锁

多个线程同时访问共享资源时，可能会导致数据竞争，从而产生不可预测的结果。为了避免这种情况，需要使用线程同步机制，例如互斥锁。

以下是一个使用互斥锁保护共享资源的例子：```c
#include
#include
pthread_mutex_t mutex;
int counter = 0;
void *increment_counter(void *arg) {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
counter++;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
pthread_exit(NULL);
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_create(&thread1, NULL, increment_counter, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, increment_counter, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
printf("Counter value: %d", counter);
return 0;
}
```