C語言非同步多線程詳解

一、C非同步多線程實例

C語言中非同步多線程的使用非常廣泛，特別是在網路通訊和IO操作中提高程序效率有著不可替代的作用。下面我們來看一個簡單的C非同步多線程實例：

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

void *fun1(void *arg)
{
    printf("Thread1 Start.\n");
    sleep(3);
    printf("Thread1 End.\n");
}

void *fun2(void *arg)
{
    printf("Thread2 Start.\n");
    sleep(1);
    printf("Thread2 End.\n");
}

int main()
{
    pthread_t t1, t2;
    pthread_create(&t1, NULL, fun1, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, fun2, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    printf("Main End.\n");
    return 0;
}

在這個例子中，我們創建了兩個線程，一個執行fun1函數，另一個執行fun2函數。由於是非同步多線程，fun1和fun2函數是並行執行的，不會互相干擾。程序的輸出結果如下：

Thread2 Start.
Thread1 Start.
Thread2 End.
Thread1 End.
Main End.

可以看到，fun2函數先執行完畢，然後fun1函數才執行完畢，最後才列印出”Main End.”。這說明C非同步多線程是可以讓多個線程同時執行的。

二、C非同步多線程的實現方式

C非同步多線程有兩種實現方式：pthread和OpenMP。其中，pthread是比較常用的一種方式，它是使用POSIX標準的線程庫實現的，具有跨平台性。而OpenMP是並行編程的一種方式，它是基於共享內存的，並且只能用於單個機器的多核CPU上，不能用於跨機器的多核CPU。

在pthread中，我們常用pthread_create函數來創建一個新的線程，其函數原型如下：

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

其中，thread參數是用來存放新線程的標識符；start_routine參數是線程執行的函數；arg參數是執行函數的參數。

如果我們想要等待一個線程執行完畢，可以使用pthread_join函數，其函數原型如下：

int pthread_join(pthread_t thread, void **retval);

其中，thread參數是要等待的線程的標識符；retval參數是用來存放線程返回值的指針。

三、C非同步多線程調用多個介面

C非同步多線程可以調用多個介面，在網路通訊和IO操作中，這個特性非常有用。我們可以通過使用多個線程來同時處理多個網路請求，提高程序的效率。下面是一個使用多個線程同時下載多個文件的例子：

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

void *download(void *arg)
{
    char *url = (char *)arg;
    printf("Downloading %s...\n", url);
    sleep(3);
    printf("%s downloaded.\n", url);
}

int main()
{
    pthread_t t1, t2, t3;
    pthread_create(&t1, NULL, download, "http://www.google.com");
    pthread_create(&t2, NULL, download, "http://www.yahoo.com");
    pthread_create(&t3, NULL, download, "http://www.baidu.com");
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    printf("All downloaded.\n");
    return 0;
}

在這個程序中，我們同時下載了三個網站的文件。由於是非同步多線程，下載三個文件的過程是同時執行的，不會互相干擾。程序的輸出結果如下：

Downloading http://www.google.com...
Downloading http://www.yahoo.com...
Downloading http://www.baidu.com...
http://www.yahoo.com downloaded.
http://www.google.com downloaded.
http://www.baidu.com downloaded.
All downloaded.

可以看到，程序先輸出了三個下載文件的信息，然後在三個文件都下載完成之後才輸出”All downloaded.”。這說明C非同步多線程可以同時處理多個網路請求，提高程序的效率。

四、C#非同步多線程與C非同步多線程的區別

C#非同步多線程和C非同步多線程有以下區別：

1、C#的非同步多線程是基於.NET Framework的Task Parallel Library實現的，而C的非同步多線程是基於POSIX標準的線程庫實現的。

2、C#的非同步多線程可以使用async和await關鍵字來實現，這使得非同步編程更加直觀和易用。而C的非同步多線程需要手動創建和管理線程。

3、C#的非同步多線程能夠更好地支持GUI編程，可以在UI線程上執行非同步操作，不會導致界面卡頓。而C的非同步多線程中，如果在主線程中執行耗時操作會導致界面卡頓。

五、非同步與多線程的區別

非同步和多線程都是用來提高程序效率的方法，但是它們有一些區別：

1、多線程是通過創建多個線程並行執行任務來提高效率，而非同步是通過在一個線程中執行任務的同時，讓該線程在任務執行期間能夠處理其他任務，並在任務執行完畢後再繼續執行。

2、多線程的並行執行需要佔用更多的CPU資源，同時線程之間需要相互協調，搶佔CPU的時間片，這會導致程序出現死鎖和飢餓現象。而非同步的執行模式則更加輕量級，不會佔用太多的CPU資源。

六、多線程非同步處理

多線程非同步處理的主要思想是使用多個線程來非同步處理IO和計算密集型的任務，提高程序的效率。這種模式下，每個線程都有獨立的堆棧和程序計數器，能夠同時執行多個任務，這樣能夠更充分地利用CPU資源。

一個經典的例子是使用多個線程非同步處理文件的讀取和處理。假設我們有N個要處理的文件，我們可以使用M個線程來非同步讀取和處理這些文件。我們可以將每個文件分成若干個塊，然後交給不同的線程來處理。這樣可以同時處理多個文件，提高程序的效率。

七、多線程和非同步的區別

多線程和非同步都能夠提高程序的效率，但是它們有一些不同之處：

1、多線程是並行執行，可以利用多核CPU的優勢；而非同步是順序執行，可以在執行任務的過程中處理其他任務。

2、多線程需要相互協調，共享資源，需要進行互斥和同步操作，比較複雜；而非同步不需要互斥和同步操作，處理起來比較簡單。

3、多線程的資源佔用比較高，需要創建多個線程，但是操作系統的資源有限；而非同步操作的資源佔用比較少，能夠更充分地利用CPU，提高程序的效率。

八、易語言非同步多線程

易語言也支持非同步多線程，使用的方法類似於C語言的pthread庫。我們可以使用yeaThreadCreate函數來創建一個新的線程，其函數原型如下：

int yeaThreadCreate(void *function, void *arg, int stackSize);

其中，function參數是線程執行的函數；arg參數是執行函數的參數；stackSize參數是線程堆棧的大小。

與C非同步多線程類似，易語言也可以使用yeaThreadJoin函數來等待一個線程執行完畢。其函數原型如下：

int yeaThreadJoin(int tid, void **status);

其中，tid參數是要等待的線程ID；status參數是用來存放線程返回值的指針。

九、非同步就是多線程嗎

非同步和多線程都是用來提高程序效率的方法，但是它們並不相同。非同步是一種執行模式，可以在一個線程中非同步執行任務，同時做其他事情；而多線程是一種並行執行的模式，可以同時執行多個任務。

簡單來說，多線程是一種利用多核CPU的並行執行模式，能夠提高並發處理能力；而非同步是一種處理任務的執行模式，能夠在任務執行期間處理其他事情，提高程序效率。