使用C11新增的多線程支持庫-threads.h進行多線程編程

2019年12月6日更新

首先要感謝評論區的熱心的同學們的提醒，經本人親自驗證：

VS 2019中移除了對threads.h的支持（評論區有同學提到單獨安裝v140工具集可以實現支持，但是測試發現沒有效果），而GCC方面則在最新版中加入了對該頭文件的支持。

以下為原文（程序代碼部分更新了Linux版Dome）。

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導語

threads.h是C11標準新增的多線程支持庫，在此之前C語言實現多線程，除了使用系統API外用的最多的就是pthread.h了，threads.h在語法上和pthread.h非常相似。
當然，對於新出的C語言標準，各大編譯器廠商並不會馬上就支持。就比如説，Linux下主流的C語言編譯器————GCC，直到GCC7.2版本都沒能支持該庫（PS：看到老外網站上説要安裝最新版glibc才能獲得對該庫的支持，然而親測無卵用）。相反，VS在這方面做的就很不錯，VS2017已經可以完美支持該庫了，本文也將基於VS2017社區版對該庫的使用方法做介紹。

注：本文僅對多線程編程的概念及threads.h庫文件的使用方法做簡單介紹，並不會詳盡介紹該庫下的所有函數，如果你需要一個函數功能的參考手冊可以參考此篇文章：C11新增多線程支持庫-threads.h參考手冊

以一個小程序為例子

本程序中使用到的庫函數及宏：

• thrd_t //此宏定義用於存放線程標識符的數據類型
• thrd_create //此函數用於創建線程
• thrd_detach //此函數用於通知操作系統，當線程結束時由操作系統負責釋放資源
• thrd_exit //此函數用於結束當前線程

程序功能：

主線程每2秒打印一次“I love ibadboy.net~~~”，共打印10次。子線程每1秒打印一次“He love ibadboy.net!!!”，共打印10次。我們知道，在只有一個主線程的C程序中該功能是無法實現的，因為後一段程序代碼必須等待前一段代碼執行完畢才可執行。但，在多線程編程中，各個線程可以一起執行（這裏涉及到的同步、異步等等的高階技術就不討論了）。舉個例子：在遊戲開發中，如果程序需要實時監控用户鍵盤的輸入，就不能把這段代碼放到主線程中，因為這樣的話該段代碼就會被程序的其他部分阻塞掉而無法做到真正的“實時”，這時就可以利用多線程技術來化解尷尬啦！話不多説，直接上代碼！

程序代碼Linux版本

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>	//包含sleep等函數
#include <stdbool.h>
#include <threads.h>	//包含多線程支持庫頭文件
#include <stdlib.h>	//包含exit等函數

int thr_fun(void *);

int main(void) {
    thrd_t thr;
    int ret; //保存thrd_create函數的返回值用於判斷線程是否創建成功：0為成功，1為失敗。
    ret = thrd_create(&thr, thr_fun, NULL); //將thr_fun函數放在一個新的線程中執行
    if (ret != thrd_success) {
        printf("error!!!\n");
        getchar();
        exit(-1);
    }
    ret = thrd_detach(thr); //通知操作系統，該線程結束時由操作系統負責釋放資源。
    if (ret != thrd_success) {
        printf("error!!!\n");
        getchar();
        exit(-1);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        sleep(2);
        printf("I love ibadboy.net~~~\n");
    }
    getchar();
    return 0;
}

int thr_fun(void *argv) {
    int i = 0;
    while (true) {
        i++;
        sleep(1);
        printf("He love ibadboy.net!!!\n");
        if (i == 10) {
            thrd_exit(0);
        }
    }
}

編譯命令：

gcc a.c -std=c11 -lpthread

程序代碼Windows版本（經測試在VS 2019中已無法編譯通過）：

#include<stdio.h>
#include<stdbool.h>
#include<thr/threads.h>        //包含多線程支持庫頭文件
#include<Windows.h>
void thr_fun(void);
int main(void) {
    thrd_t thr;
    int ret;    //保存thrd_create函數的返回值用於判斷線程是否創建成功：0為成功，1為失敗。
    ret = thrd_create(&thr, thr_fun, NULL);        //將thr_fun函數放在一個新的線程中執行
    if (ret != thrd_success) {
        printf("error!!!\n");
        getchar();
        exit(-1);
    }
    ret = thrd_detach(thr);    //通知操作系統，該線程結束時由操作系統負責釋放資源。
    if (ret != thrd_success) {
        printf("error!!!\n");
        getchar();
        exit(-1);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        Sleep(2000);
        printf("I love ibadboy.net~~~\n");
    }
    getchar();
    return 0;
}
void thr_fun(void) {
    int i = 0;
    while (true) {
        i++;
        Sleep(1000);
        printf("He love ibadboy.net!!!\n");
        if (i == 10) {
            thrd_exit(0);
        }
    }
}

程序輸出：

程序中用到的庫函數介紹：

thrd_create函數用於創建新線程，如果創建成功，該函數會返回thrd_success，否則返回thrd_error。

函數原型：

int thrd_create(thrd_t *thr, thrd_start_t func, void *arg);

參數説明：

• thr：指向放置新線程標識符的內存位置的指針。
• func：要放在子線程中執行的函數。
• arg：傳遞給執行的函數的參數，無參數填NULL。

thrd_detach函數用於通知操作系統，當線程結束後由操作系統負責釋放資源，如果成功，則返回thrd_success，否則為thrd_error，如不調用該函數，則線程所使用的資源將在程序全部執行完後才會釋放。

函數原型：

int thrd_detach( thrd_t thr );

參數説明：

• thr：要作用的線程的標識符

thrd_exit函數用於結束當前進程，值得一提的是：使用該函數可以在不影響子進程的情況下結束主進程，而使用exit函數的話結束主進程將會連帶結束整個程序。

函數原型：

_Noreturn void thrd_exit( int res );

參數説明：

• res：要返回的值

結語

看完此篇文章相信你已經對使用threads.h庫進行C語言的多線程開發有了初步瞭解，如果還有什麼問題的話歡迎在評論區留言哦~