C语言并发库详解（从零开始掌握多线程编程）

C语言中的并发库：POSIX Threads（pthreads）

在类 Unix 系统（如 Linux、macOS）中，最常用的 C 语言并发库是 POSIX Threads，简称 pthreads。它提供了一套标准 API 来创建和管理线程。

要使用 pthreads，你需要包含头文件 <pthread.h>，并在编译时链接 -lpthread 库。

第一个多线程程序

下面是一个简单的例子：创建两个线程，分别打印消息。

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>  // for sleep()// 线程函数void* print_message(void* arg) {    char* message = (char*)arg;    for (int i = 0; i < 3; i++) {        printf("%s\n", message);        sleep(1);  // 模拟耗时操作    }    return NULL;}int main() {    pthread_t thread1, thread2;    // 创建线程    pthread_create(&thread1, NULL, print_message, "Hello from Thread 1");    pthread_create(&thread2, NULL, print_message, "Hello from Thread 2");    // 等待线程结束    pthread_join(thread1, NULL);    pthread_join(thread2, NULL);    printf("Both threads completed.\n");    return 0;}

编译命令：

gcc -o my_thread_program thread_example.c -lpthread

关键函数说明

• pthread_create()：创建新线程。
• pthread_join()：阻塞主线程，直到指定线程结束。
• pthread_exit()：在线程内部主动退出（本例中用 return 即可）。

线程安全与共享数据

当多个线程访问同一块内存（如全局变量）时，可能会发生竞态条件（Race Condition）。为避免此问题，需使用互斥锁（Mutex）。

#include <stdio.h>#include <pthread.h>int counter = 0;pthread_mutex_t lock;void* increment_counter(void* arg) {    for (int i = 0; i < 100000; i++) {        pthread_mutex_lock(&lock);        counter++;        pthread_mutex_unlock(&lock);    }    return NULL;}int main() {    pthread_t t1, t2;    pthread_mutex_init(&lock, NULL);    pthread_create(&t1, NULL, increment_counter, NULL);    pthread_create(&t2, NULL, increment_counter, NULL);    pthread_join(t1, NULL);    pthread_join(t2, NULL);    printf("Final counter value: %d\n", counter); // 应为 200000    pthread_mutex_destroy(&lock);    return 0;}

在这个例子中，互斥锁确保了对 counter 的操作是原子的，从而避免了数据竞争。

总结

通过本文，你已经掌握了 C语言并发库 的基本使用方法，学会了如何创建线程、等待线程结束，并使用互斥锁保护共享资源。这些是 多线程编程 和 并发编程入门 的核心内容。随着练习的深入，你将能构建更复杂、高效的并发程序，实现专业的 C语言线程管理。

提示：在 Windows 平台上，可使用 Windows API（如 CreateThread）或跨平台库（如 OpenMP、C11 threads）进行并发编程，但 pthreads 仍是学习并发原理的最佳起点。