喻灵的博客

前几天心血来潮，想用C语言复现一下“睡眠排序”，进而了解了C语言中多线程的使用方法，记录如下：

预备知识

进程和线程

进程是对运行时程序的封装，是系统进行资源调度和分配的的基本单位，实现了操作系统的并发。

线程是进程的子任务，是CPU调度和分派的基本单位，用于保证程序的实时性，实现进程内部的并发。

两者的区别

一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程。线程依赖于进程存在。

进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享进程的内存。

C语言中使用多线程

在C语言中使用多线程，需要用到头文件 pthred.h

多线程涉及的几个函数：

创建线程 pthread_create()

函数原型：
```
int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);
```
参数解释如下：
- *pthread_t thread：传递一个 pthread_t 类型的指针变量，也可以直接传递某个 pthread_t 类型变量的地址。pthread_t 是一种用于表示线程的数据类型，每一个 pthread_t 类型的变量都可以表示一个线程。
- *const pthread_attr_t attr：用于手动设置新建线程的属性，例如线程的调用策略、线程所能使用的栈内存的大小等。大部分场景中，我们都不需要手动修改线程的属性，将 attr 参数赋值为 NULL，pthread_create() 函数会采用系统默认的属性值创建线程。
- void *(*start_routine) (void *)：以函数指针的方式指明新建线程需要执行的函数，该函数的参数最多有 1 个（可以省略不写），形参和返回值的类型都必须为 void* 类型。void* 类型又称空指针类型，表明指针所指数据的类型是未知的。使用此类型指针时，我们通常需要先对其进行强制类型转换，然后才能正常访问指针指向的数据。
- *void arg：指定传递给 start_routine 函数的实参，当不需要传递数据时，将 arg 赋值为 NULL 即可。
结束线程 pthread_exit()

函数原型
```
pthread_exit(void *retval)
```
参数解释如下：
- retval 是 void* 类型的指针，可以指向任何类型的数据，它指向的数据将作为线程退出时的返回值。如果线程不需要返回任何数据，将 retval 参数置为 NULL 即可。
注意：retval 指针不能指向函数内部的局部数据（比如局部变量）。换句话说，pthread_exit() 函数不能返回一个指向局部数据的指针，否则很可能使程序运行结果出错甚至崩溃。
等待线程 pthread_join()

函数原型
```
pthread_join(pthread_t thread, void **retval)
```
参数解释如下：
- thread 参数用于指定接收哪个线程的返回值。
- retval 参数表示接收到的返回值，如果 thread 线程没有返回值，或者我们不需要接收 thread 线程的返回值，可以将 retval 参数置为 NULL。
pthread_join() 函数会一直阻塞调用它的线程，直至目标线程执行结束（接收到目标线程的返回值），阻塞状态才会解除。

利用多线程实现“睡眠排序”

源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>	//多线程头文件
#include <unistd.h>		//包含延时函数的头文件

void *sleep_sort(void *args) {
    int *tmp = (int *)args;
    sleep(*tmp);
    printf("%d ", *tmp);
}

int main() {
    int max;
    printf("请输入要排序几个数：");
    scanf("%d", &max);
    int num[max];
    printf("请输入要排序的%d个数：\n", max);
    for(int i = 0; i < max; i++) {
        scanf("%d", &num[i]);
    }
    printf("开始对");
    for(int i = 0; i < max; i++) {
        printf("%d ", num[i]);
    }
    printf("进行排序：\n");
    
    pthread_t th[max];		//创建线程数组并为每个线程传入参数
    for(int i = 0; i < max; i++) {
        pthread_create(&th[i], NULL, (void *)sleep_sort, &num[i]);
    }
    for(int i = 0; i < max; i++) {
        pthread_join(th[i], NULL);	//为每个线程设置等待
    }
    printf("\n");
}

测试运行：

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进程和线程

C语言中使用多线程

利用多线程实现“睡眠排序”