线程是操作系统调度器可以调度的最小执行单元。一个进程包含一个或多个线程。同一进程中的多个线程共享进程的内存地址空间。线程间切换的代价要比进程小的多，因为线程是在进程内切换的。
多线程同时执行可以实现并发，提高系统的吞吐量，也可以提高响应能力。比如，顺序执行的程序可能会因为等待输入一直阻塞下去，而多线程则可以分配一个线程进行等待，其他线程继续执行其他任务，从而提高效率。
创建线程
#include <pthread.h>
int pthread_create(pthread_t *thread,
const pthread_attr_t *attr,
void *(*start_routine)(void *),
void *arg);
thread保存新创建的线程ID，attr用来设置新创建线程的属性，start_routine和arg分别为执行新线程将运行的函数及参数
start_routine必须包含如下特征
void *start_thread(void *arg);
创建成功返回0，失败返回error number
示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *work(void *arg) {
printf("work function\n");
printf("arg is %d", *(int *)arg);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t tid;
int arg = 666;
int ret = pthread_create(&tid, NULL, work, (void *)&arg);
if (ret < 0) {
perror("pthread_create");
exit(1);
}
printf("new thread id is %ld\n", tid);
sleep(1);
return 0;
}
pthread_create用来创建一个线程，属性为默认，线程转去执行work函数，传入一个参数，主线程通过sleep等待work执行完成最后结束。这里有一个技巧，如果work需要传入多个参数，可以封装一个结构体，传入整个结构体实现。
编译时需要添加-lpthread
退出线程
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *retval);
函数通过retval传递信息给调用者。不会返回调用者，而且永远不会失败。
join线程
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);
函数阻塞等待tid为thread的线程结束，前提是目标线程是可回收的，retval保存线程退出状态。如果被等待线程已经结束，函数立即返回。执行成功返回0，失败返回error number
detach线程
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);
默认情况下，线程是创建成可join的。但是，线程也可以detach（分离），使得线程不可join。当分离的线程终止时，它的资源会自动释放回收，而不需要另一个线程join等待。成功时，pthread_detach会分离thread指定的线程，并返回0。
终止线程
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);
函数可以通过指定thread来终止线程
不过，接收到取消请求的目标线程可以决定是否允许被取消以及如何取消，分别由两个函数完成：
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);
这两个函数的第一个参数分别用于设置线程的取消状态（是否允许取消）和取消类型（如何取消），第二个参数分别记录线程原来的取消状态和取消类型。
以上是关于线程的一些基本函数，下面看几个示例
一，创建一个线程，执行work函数，传入一个地址，线程执行函数先睡眠两秒，再继续执行。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
void *work(void *arg) {
sleep(2); //睡眠两秒
printf("gaoyuelong is %d years old!\n", *(int *)arg);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t tid;
int arg = 18;
int ret = pthread_create(&tid, NULL, work, (void *)&arg);
if (ret < 0) {
perror("pthread_create");
exit(1);
}
arg = 19;
pthread_join(tid, NULL);
return 0;
}
程序运行，预期得到gaoyuelong is 18 years old!，而实际输出为19岁，因为在线程函数睡眠的时候，参数地址中的内容已被修改。因此，实际得到与预期不符。而对于此类问题可以设置一个缓存区来保存信息，传参时传入缓存区的地址，或者直接传入值而不是地址。
二、创建两个线程，执行同一个work函数。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
void *work(void *arg) {
printf("%s\n", (char *)arg);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t tid1, tid2;
char *msg1= "msg1";
char *msg2 = "msg2";
pthread_create(&tid1, NULL, work, (void *)msg1);
pthread_create(&tid2, NULL, work, (void *)msg2);
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
return 0;
}
程序输出
msg2
msg1
或
msg1
msg2
两个线程执行顺序是不确定的，导致输出结果会不同，但printf并没有输出异常的信息，因为它是个线程安全的函数，也就是并没有发生竞争。
一个函数被称为线程安全的，当且仅当被多个并发线程反复地调用时，它会一直产生正确的结果。如果一个函数不是线程安全的，我们就说它是线程不安全的
三、既然线程是共享同一进程内存空间，那么给定一个num，我们希望开两个线程，对这一个变量累加到100。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
int num = 0;
void *work() {
while (1) {
if (num >= 100) break;
num++;
printf("num = %d\n", num);
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t tid1, tid2;
pthread_create(&tid1, NULL, work, NULL);
pthread_create(&tid2, NULL, work, NULL);
pthread_join(tid1, NULL);
pthread_join(tid2, NULL);
return 0;
}
两个线程执行顺序是不确定的，因此可能会出现同一个值被加了两次的情况，因而数据发生错误。这时就需要用到线程同步，确保数据在某一时刻只能被一个线程访问，其他线程来了只能先等待。关于线程同步，将在下一篇总结。
多线程的程序可以提高效率，但随之而来的是编程的复杂性，从而也就导致了程序难懂，较难调试。
参考资料
[1] 游双.Linux高性能服务器编程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[2] 龚奕利，贺莲译.深入理解计算机系统[M].北京：机械工业出版社，2016.
[3] 祝洪凯，李妹芳，付途译.Linux系统编程[M].北京：人民邮电出版社，2014.
