插曲：线程 API

创建线程

要获得额外的并发执行流，程序调用 pthread_create。调用者提供一块 pthread_t 存储新线程标识、可选属性指针（通常传 NULL 使用默认栈大小与调度策略）、一个函数指针指出线程从何处开始运行，以及一个 void* 参数。起始函数签名必须是 void*(*)(void*)，因此任何类型的数据都可通过强制转换或打包进结构体传入。创建成功后，新线程拥有独立调用栈，却与原线程共享同一地址空间。

等待线程结束

仅仅创建线程往往不够；调用者通常需要知道工作何时完成并收集结果。pthread_join 阻塞当前线程直到指定 pthread_t 对应的线程退出，并可把该线程的返回值写入一个 void**。若不关心返回值，第二个参数可传 NULL。长时间运行的服务器可能永远不 join，但计算型并行程序几乎总是 join，以保证所有工作在进入下一阶段或退出前全部结束。

互斥锁

多个线程同时读写同一变量会产生数据竞争。POSIX 提供 pthread_mutex_t 来实现互斥。锁可静态用 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 初始化，也可动态用 pthread_mutex_init。进入临界区前调用 pthread_mutex_lock，离开后调用 pthread_mutex_unlock。同一时刻只有一个线程能持有该锁，从而把对共享状态的修改串行化。

参数与返回值的安全传递

void* 既可传入也可传出任意类型。单个整数可直接强制转换；多个值则定义结构体并传递其地址。若线程需要把结果交还给 join 者，该结构体必须用 malloc 分配在堆上。绝不能返回指向线程栈上局部变量的指针，因为函数一返回栈帧即被回收，指针立刻失效。

常见误区

• 从线程函数返回栈上局部变量的地址会造成悬挂指针和未定义行为。
• 创建线程后不 join 可能让主线程过早退出，工作线程被强制杀掉。
• 未持有对应互斥锁就访问共享变量会产生数据竞争。
• 对未初始化或已销毁的互斥锁调用 lock/unlock 会导致崩溃或死锁。

最低标准 C11 · 完整程序 · 下载 .c

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

#define N 1000

int counter = 0;
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *worker(void *arg) { (void)arg;
    int i;
    for (i = 0; i < N; i++) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    return NULL;
}

int main(void) {
    pthread_t t1, t2;
    pthread_create(&t1, NULL, worker, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, worker, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    printf("Final counter: %d\n", counter);
    return 0;
}

在本地编译

gcc -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic -Werror -pthread ostep-27-thread-api.c -o example && ./example

预期结果

Final counter: 2000

CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

线程函数在自己的栈上分配一个结构体并返回其地址，主线程在 pthread_join 之后解引用该指针会怎样？原因是什么？

继续查证

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标准草案与官方章节会更新；版本标记只说明示例最低要求。