Question

我在C中使用了fork（）来启动另一个进程。如何开始新线程？

Answer 1

既然你提到了fork（）我假设你是一个类Unix系统，在这种情况下POSIX threads（通常称为pthreads）是你想要使用的。

具体来说，pthread_create（）是创建新线程所需的功能。其论点是：

int  pthread_create(pthread_t  *  thread, pthread_attr_t * attr, void *
   (*start_routine)(void *), void * arg);

第一个参数是返回指向线程id的指针。第二个参数是线程参数，除非您想要以特定优先级启动线程，否则它可以为NULL。第三个参数是线程执行的函数。第四个参数是执行时传递给线程函数的单个参数。

Answer 2

AFAIK，ANSI C没有定义线程，但有各种库可用。

如果您在Windows上运行，请链接到msvcrt并使用_beginthread或_beginthreadex。

如果您在其他平台上运行，请查看pthreads库（我确定还有其他平台）。

Answer 3

线程不是C标准的一部分，因此使用线程的唯一方法是使用一些库（例如：Unix / Linux中的POSIX线程，_beginthread / _beginthreadex，如果你想使用该线程中的C-runtime或只是CreateThread Win32 API）

Answer 4

pthreads是一个好的开始，看here

Answer 5

查看pthread（POSIX线程）库。

Answer 6

C11线程+ C11 atomic_int

已添加到glibc 2.28。通过从来源：Multiple glibc libraries on a single host编译glibc 2.28，在Ubuntu 18.10 amd64（glic 2.28附带）和Ubuntu 18.04（glibc 2.27附带）中进行了测试。

示例改编自：https://en.cppreference.com/w/c/language/atomic

main.c

#include <stdio.h>
#include <threads.h>
#include <stdatomic.h>

atomic_int atomic_counter;
int non_atomic_counter;

int mythread(void* thr_data) {
    (void)thr_data;
    for(int n = 0; n < 1000; ++n) {
        ++non_atomic_counter;
        ++atomic_counter;
        // for this example, relaxed memory order is sufficient, e.g.
        // atomic_fetch_add_explicit(&atomic_counter, 1, memory_order_relaxed);
    }
    return 0;
}

int main(void) {
    thrd_t thr[10];
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_create(&thr[n], mythread, NULL);
    for(int n = 0; n < 10; ++n)
        thrd_join(thr[n], NULL);
    printf("atomic     %d\n", atomic_counter);
    printf("non-atomic %d\n", non_atomic_counter);
}

编译并运行：

gcc -ggdb3 -std=c11 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c -pthread
./main.out

可能的输出：

atomic     10000
non-atomic 4341

由于跨线程访问非原子变量，非原子计数器很可能小于原子计数器。

另请参阅：How to do an atomic increment and fetch in C?

反汇编分析

反汇编为：

gdb -batch -ex "disassemble/rs mythread" main.out

包含：

17              ++non_atomic_counter;
   0x00000000004007e8 <+8>:     83 05 65 08 20 00 01    addl   $0x1,0x200865(%rip)        # 0x601054 <non_atomic_counter>

18              __atomic_fetch_add(&atomic_counter, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
   0x00000000004007ef <+15>:    f0 83 05 61 08 20 00 01 lock addl $0x1,0x200861(%rip)        # 0x601058 <atomic_counter>

所以我们看到原子增量是在f0 lock prefix的指令级完成的。

使用aarch64-linux-gnu-gcc 8.2.0，我们得到：

11              ++non_atomic_counter;
   0x0000000000000a28 <+24>:    60 00 40 b9     ldr     w0, [x3]
   0x0000000000000a2c <+28>:    00 04 00 11     add     w0, w0, #0x1
   0x0000000000000a30 <+32>:    60 00 00 b9     str     w0, [x3]

12              ++atomic_counter;
   0x0000000000000a34 <+36>:    40 fc 5f 88     ldaxr   w0, [x2]
   0x0000000000000a38 <+40>:    00 04 00 11     add     w0, w0, #0x1
   0x0000000000000a3c <+44>:    40 fc 04 88     stlxr   w4, w0, [x2]
   0x0000000000000a40 <+48>:    a4 ff ff 35     cbnz    w4, 0xa34 <mythread+36>

因此，原子版本实际上有一个cbnz循环，一直运行到stlxr存储成功为止。

基准

TODO。创建一个基准以显示原子速度较慢。

POSIX线程

main.c

#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

enum CONSTANTS {
    NUM_THREADS = 1000,
    NUM_ITERS = 1000
};

int global = 0;
int fail = 0;
pthread_mutex_t main_thread_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* main_thread(void *arg) {
    int i;
    for (i = 0; i < NUM_ITERS; ++i) {
        if (!fail)
            pthread_mutex_lock(&main_thread_mutex);
        global++;
        if (!fail)
            pthread_mutex_unlock(&main_thread_mutex);
    }
    return NULL;
}

int main(int argc, char **argv) {
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    int i;
    fail = argc > 1;
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_create(&threads[i], NULL, main_thread, NULL);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_join(threads[i], NULL);
    assert(global == NUM_THREADS * NUM_ITERS);
    return EXIT_SUCCESS;
}

编译并运行：

gcc -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c -pthread
./main.out
./main.out 1

第一次运行正常，第二次由于缺少同步而失败。

似乎没有POSIX标准化的原子操作：UNIX Portable Atomic Operations

在Ubuntu 18.04上测试。 GitHub upstream。

内置GCC __atomic_*

对于没有C11的对象，您可以使用__atomic_* GCC扩展名实现原子增量。

main.c

#define _XOPEN_SOURCE 700
#include <pthread.h>
#include <stdatomic.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

enum Constants {
    NUM_THREADS = 1000,
};

int atomic_counter;
int non_atomic_counter;

void* mythread(void *arg) {
    (void)arg;
    for (int n = 0; n < 1000; ++n) {
        ++non_atomic_counter;
        __atomic_fetch_add(&atomic_counter, 1, __ATOMIC_SEQ_CST);
    }
    return NULL;
}

int main(void) {
    int i;
    pthread_t threads[NUM_THREADS];
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_create(&threads[i], NULL, mythread, NULL);
    for (i = 0; i < NUM_THREADS; ++i)
        pthread_join(threads[i], NULL);
    printf("atomic     %d\n", atomic_counter);
    printf("non-atomic %d\n", non_atomic_counter);
}

编译并运行：

gcc -ggdb3 -O3 -std=c99 -Wall -Wextra -pedantic -o main.out main.c -pthread
./main.out

输出和生成的程序集：与“ C11线程”示例相同。

在Ubuntu 16.04 amd64，GCC 6.4.0中进行了测试。

如何在普通C中启动线程？

6 个答案: