进程在各自独立的地址空间中运行，进程之间共享数据需要用mmap或者进程间通信机制，有些情况需要在一个进程中同时执行多个控制流程，这时就应该使用线程。操作系统会在各线程之间调度和切换，就像在多个进程之间调度和切换一样。由于同一进程的多个线程共享同一地址空间，因此TextSegment、 Data Segment都是共享的，如果定义一个函数，在各线程中都可以调用，如果定义一个全局变量，在各线程中都可以访问到，除此之外，各线程还共享以下进程资源和环境：
线程独有的资源：
在Linux上线程函数位于libpthread共享库中，因此在编译时要加上-lpthread选项。
#include <pthread.h>
int pthread_create(
pthread_t *restrict thread,
const pthread_attr_t *restrict attr,
void *(*start_routine)(void*),
void *restrict arg);
/*成功返回0，失败返回错误号，错误号保存在全局变量errno中*/
例子
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
pthread_t ntid;
void printids(const char *s)
{
pid_t pid;
pthread_t tid;
pid = getpid();
tid = pthread_self();
printf("%s pid %u tid %u (0x%x)\n", s, (unsigned int)pid, (unsigned int)tid, (unsigned int)tid);
}
void *thr_fn(void *arg)
{
printids(arg);
return NULL;
}
int main(void)
{
int err;
err = pthread_create(&ntid, NULL, thr_fn, "new thread: ");
if (err != 0)
{
fprintf(stderr, "can't create thread: %s\n",
strerror(err));
exit(1);
}
printids("main thread:");
sleep(1);
return 0;
}
注：
终止线程的方法：
#include <pthread.h>
void pthread_exit(void *value_ptr);
调用pthread_join函数的线程将挂起等待，直到id为thread的线程终止。
#include <pthread.h>
int pthread_join(pthread_t thread, void **value_ptr);
实例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
void *thr_fn1(void *arg)
{
printf("thread 1 returning\n");
return (void *)1;
}
void *thr_fn2(void *arg)
{
printf("thread 2 exiting\n");
pthread_exit((void *)2);
}
void *thr_fn3(void *arg)
{
while(1)
{
printf("thread 3 writing\n");
sleep(1);
}
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
void *tret;
pthread_create(&tid, NULL, thr_fn1, NULL);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 1 exit code %d\n", (int)tret);
pthread_create(&tid, NULL, thr_fn2, NULL);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 2 exit code %d\n", (int)tret);
pthread_create(&tid, NULL, thr_fn3, NULL);
sleep(3);
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, &tret);
printf("thread 3 exit code %d\n", (int)tret);
return 0;
}
一般情况下，线程终止后，其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。但是线程也可以被置为detach状态，这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源，而不保留终止状态。不能对一个已经处于detach状态的线程调用pthread_join，这样的调用将返回EINVAL。对一个尚未detach的线程调用pthread_join或pthread_detach都可以把该线程置为detach状态，也就是说，不能对同一线程调用两次pthread_join，或者如果已经对一个线程调用了pthread_detach就不能再调用pthread_join了。
#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t tid);
/*成功返回0，失败返回错误号*/
多个线程同时访问共享数据时可能会冲突，可以使用互斥锁解决。
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
/*成功返回0，失败返回错误号*/
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
加锁和解锁操作
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
/*成功返回0，失败返回错误号*/
注：如果这时另一个线程已经调用pthread_mutex_lock获得了该Mutex，则当前线程需要挂起等待，直到另一个线程调pthread_mutex_unlock释放Mutex，如果一个线程既想获得锁，又不想挂起等待，可以调用pthread_mutex_trylock，如果Mutex已经被另一个线程获得，这个函数会失败返回EBUSY，而不会使线程挂起等待。
互斥锁实例
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define NLOOP 5000
int counter; /* incremented by threads */
pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *doit(void *);
int main(int argc, char **argv)
{
pthread_t tidA, tidB;
pthread_create(&tidA, NULL, doit, NULL);
pthread_create(&tidB, NULL, doit, NULL);
/* wait for both threads to terminate */
pthread_join(tidA, NULL);
pthread_join(tidB, NULL);
return 0;
}
void *doit(void *vptr)
{
int i, val;
/*
* Each thread fetches, prints, and increments the counter
NLOOP times.
* The value of the counter should increase monotonically.
*/
for (i = 0; i < NLOOP; i++)
{
pthread_mutex_lock(&counter_mutex);
val = counter;
printf("%x: %d\n", (unsigned int)pthread_self(), val + 1);
counter = val + 1;
pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
}
return NULL;
}
注：
线程间的同步还有这样一种情况：线程A需要等某个条件成立才能继续往下执行，现在这个条件不成立，线程A就阻塞等待，而线程B在执行过程中使这个条件成立了，就唤醒线程A继续执行。在pthread库中通过条件变量（ Condition Variable） 来阻塞等待一个条件，或者唤醒等待这个条件的线程。 Condition Variable用pthread_cond_t类型的变量表示，可以这样初始化和销毁：
#include <pthread.h>
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
/*成功返回0，失败返回错误号*/
操作条件变量
#include <pthread.h>
int pthread_cond_timedwait(
pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespec *restrict abstime);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
生产者消费者例子
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
struct msg
{
struct msg *next;
int num;
};
struct msg *head;
pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *consumer(void *p)
{
struct msg *mp;
for (;;)
{
pthread_mutex_lock(&lock);
while (head == NULL)
pthread_cond_wait(&has_product, &lock);
mp = head;
head = mp->next;
pthread_mutex_unlock(&lock);
printf("Consume %d\n", mp->num);
free(mp);
sleep(rand() % 5);
}
}
void *producer(void *p)
{
struct msg *mp;
for (;;)
{
mp = malloc(sizeof(struct msg));
mp->num = rand() % 1000 + 1;
printf("Produce %d\n", mp->num);
pthread_mutex_lock(&lock);
mp->next = head;
head = mp;
pthread_mutex_unlock(&lock);
pthread_cond_signal(&has_product);
sleep(rand() % 5);
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
pthread_t pid, cid;
srand(time(NULL));
pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);
pthread_join(pid, NULL);
pthread_join(cid, NULL);
return 0;
}
信号量（ Semaphore） 和Mutex类似，表示可用资源的数量，和Mutex不同的是这个数量可以大于1。本节介绍的是POSIX semaphore库函数，详见sem_overview(7)，这种信号量不仅可用于同一进程的线程间同步，也可用于不同进程间的同步。
#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t * sem);
int sem_destroy(sem_t * sem);
如果共享数据是只读的，那么各线程读到的数据应该总是一致的，不会出现访问冲突。只要有一个线程可以改写数据，就必须考虑线程间同步的问题。由此引出了读者写者锁（ Reader-Writer Lock）的概念， Reader之间并不互斥，可以同时读共享数据，而Writer是独占的（ exclusive），在Writer修改数据时其它Reader或Writer不能访问数据，可见Reader-Writer Lock比Mutex具有更好的并发性。