第四十六课：并发编程（线程、进程）-CFANZ编程社区

每天五分钟学Linux | 第四十六课：并发编程（线程、进程）

大家好！欢迎再次来到我们的“每天五分钟学Linux”系列教程。在前面的课程中，我们学习了系统调用和内核API的相关知识。今天，我们将探讨并发编程的基本概念，包括进程和线程，以及如何在Linux系统中管理和使用它们。

并发编程的重要性

并发编程是现代软件开发中不可或缺的一部分，尤其是在多核处理器普及的今天。通过并发编程，可以让程序同时执行多个任务，提高程序的响应速度和资源利用率。

进程与线程的区别

进程

进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。每个进程都有自己独立的地址空间和其他资源，进程之间相对独立。

特点：
- 每个进程有自己的内存空间。
- 进程之间的通信需要通过IPC机制（如管道、消息队列等）。
- 创建和销毁进程的开销较大。

线程

线程是进程中的一个执行单元，也被称为轻量级进程。一个进程中可以有多个线程，它们共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等。

特点：
- 线程共享进程的内存空间。
- 线程之间的切换成本较低。
- 创建和销毁线程比进程更快捷。

在Linux中使用进程和线程

创建进程

在C语言中，创建一个新进程通常使用fork()函数。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();

    if (pid < 0) {
        fprintf(stderr, "fork failed!\n");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("子进程PID: %d\n", getpid());
    } else {
        // 父进程
        printf("父进程PID: %d, 子进程PID: %d\n", getpid(), pid);
        wait(NULL); // 等待子进程结束
    }
    return 0;
}

创建线程

在C语言中，使用线程通常需要包含<pthread.h>头文件，并使用pthread_create()函数。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void* thread_function(void* arg) {
    printf("线程PID: %d\n", getpid());
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_id;
    if (pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        printf("创建线程失败\n");
        return 1;
    }
    printf("主线程PID: %d\n", getpid());
    pthread_join(thread_id, NULL); // 等待线程结束
    return 0;
}

示例演示

让我们通过一些具体的例子来练习如何在Linux中使用进程和线程：

示例1：创建并使用进程

编写C程序：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();

    if (pid < 0) {
        fprintf(stderr, "fork failed!\n");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("子进程PID: %d\n", getpid());
    } else {
        // 父进程
        printf("父进程PID: %d, 子进程PID: %d\n", getpid(), pid);
        wait(NULL); // 等待子进程结束
    }
    return 0;
}

编译并运行程序：
```
gcc -o process process.c
./process
```
这将创建一个子进程，并分别打印出父进程和子进程的PID。

示例2：创建并使用线程

编写C程序：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void* thread_function(void* arg) {
    printf("线程PID: %d\n", getpid());
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_id;
    if (pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        printf("创建线程失败\n");
        return 1;
    }
    printf("主线程PID: %d\n", getpid());
    pthread_join(thread_id, NULL); // 等待线程结束
    return 0;
}