在背景差分算法的实现过程中，由于要达到实时性的要求，就想用多线程来实现，进行并行计算，充分利用CPU的多核。之前并没有写过多线程的程序，在网上搜索关键字“C++多线程编程”，后来才知道，多线程并不是C++语言的特性，而是与平台有关系，每个平台实现的机制也是不一样的，所以说这种“C++多线程编程“提法就是有问题的。闲话少叙，下面言归正传。
线程的基本概念
线程的基本概念，在网上有很多的介绍，我觉得北大BBS上一个精华帖介绍的比较详细，在这里，线程相关的重要概念有：用户级线程、轻进程(LWP, Lightweight Process)， 非绑定线程(Unbound Treads)，绑定线程(Bound Thread)。对于每个线程有相关的属性和状态。有了多线程，就带来相关的数据访问同步的问题，有互斥锁，条件锁，信号量等等。
Linux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。编写Linux下的多线程程序，需要使用头文件pthread.h，连接时需要使用库libpthread.a。顺便说一下，Linux下pthread的实现是通过系统调用clone（）来实现的。clone（）是Linux所特有的系统调用，它的使用方式类似fork，关于clone（）的详细情况，有兴趣的读者可以去查看有关文档说明（这段话是抄过来的，clone()还真的不知道是什么，到时候查一下）。
多线程开发在 Linux 平台上已经有成熟的 Pthread 库支持。其涉及的多线程开发的最基本概念主要包含三点：线程，互斥锁，条件。其中，线程操作又分线程的创建，退出，等待 3 种。互斥锁则包括 4 种操作，分别是创建，销毁，加锁和解锁。条件操作有 5 种操作：创建，销毁，触发，广播和等待。其他的一些线程扩展概念，如信号灯等，都可以通过上面的三个基本元素的基本操作封装出来。下面有一个表，转载自这里（这篇文章严谨的介绍了Linux上线程编程的相关经验）
| 对象 | 操作 | Linux Pthread API | Windows SDK 库对应 API |
| 线程 | 创建 | pthread_create | CreateThread |
| 退出 | pthread_exit | ThreadExit | |
| 等待 | pthread_join | WaitForSingleObject | |
| 互斥锁 | 创建 | pthread_mutex_init | CreateMutex |
| 销毁 | pthread_mutex_destroy | CloseHandle | |
| 加锁 | pthread_mutex_lock | WaitForSingleObject | |
| 解锁 | pthread_mutex_unlock | ReleaseMutex | |
| 条件 | 创建 | pthread_cond_init | CreateEvent |
| 销毁 | pthread_cond_destroy | CloseHandle | |
| 触发 | pthread_cond_signal | SetEvent | |
| 广播 | pthread_cond_broadcast | SetEvent / ResetEvent | |
| 等待 | pthread_cond_wait / pthread_cond_timedwait | SingleObjectAndWait |
简单的多线程例子
这个表列出了Linux多线程API，作为一个多线程编程的入门，我是参考这里，这个文章对上面每个API的使用方法都有详细的介绍，并且配有相关的例子，是入门很好的资料，但是遗憾的是，他的这些例子，我并没有编译通过，有些地方需要改动一下。下面我也摘抄一部分到这里（做了一点点的修改，原文有一些错误），说先看到一个最简单的多线程的例子：
/* example1.c*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
void* thread(void* param)
{
int i;
for(i=0;i<3;i++)
printf("This is a pthread.\n");
}
int main(void)
{
pthread_t id;
int i,ret;
ret=pthread_create(&id,NULL, thread,NULL);
if(ret!=0){
printf ("Create pthread error!\n");
exit (1);
}
for(i=0;i<3;i++)
printf("This is the main process.\n");
pthread_join(id,NULL);
return (0);
}
编译上面的程序使用如下命令：
g++ example1.c -lpthread -o example1
顺便提一下，原文上是使用gcc命令，但是我在编译的时候得到了一个错误：undefined reference to `__gxx_personality_v0'，网上有人说使用g++编译程序就能解决，原因是gcc不会帮你链接c++的运行库，但g++会。挺有道理的，似懂非懂。
这样，第一个多线程就能运行了，这里用到了pthred_t 类型，用来标示一个线程它在本质上一个无符号的长整型。函数pthread_create用来创建一个线程，注意线程创建完成就立即运行。此函数的原型是：
extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr, void *(*__start_routine) (void *), void *__arg));
第一个参数是指向线程标识符的指针；第二个参数是一个指向线程属性类型(pthread_attr_t)的指针，用来设置线程的相关属性；第三个参数是线程运行函数起始地址，这个函数需要有这样的原型void* (*) (void*)；最后一个参数是运行函数的参数。当创建线程成功时，函数返回0，若不为0则说明创建线程失败，常见的错误返回代码为EAGAIN和EINVAL。前者表示系统限制创建新的线程，例如线程数目过多了；后者表示第二个参数代表的线程属性值非法。创建线程成功后，新创建的线程则运行参数三和参数四确定的函数，原来的线程则继续运行下一行代码。
这个例子中还有一个函数pthread_join，其原型如下：
extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return));
第一个参数为被等待的线程标识符，第二个参数为一个用户定义的指针，它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数，调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止，当函数返回时，被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径，一种是象我们上面的例子一样，函数结束了，调用它的线程也就结束了；另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。其函数的原型如下：
extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));
唯一的参数是函数的返回代码，只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL，这个值将被传递给thread_return。最后要说明的是，一个线程不能被多个线程等待，否则第一个接收到信号的线程成功返回，其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。
线程的属性设置
在上一节的例子里，我们用pthread_create函数创建了一个线程，在这个线程中，我们使用了默认参数，即将该函数的第二个参数设为NULL。的确，对大多数程序来说，使用默认属性就够了，但我们还是有必要来了解一下线程的有关属性。
属性结构为pthread_attr_t，它同样在头文件/usr/include/pthread.h中定义。属性值不能直接设置，须使用相关函数进行操作，初始化的函数为pthread_attr_init，这个函数必须在pthread_create函数之前调用。属性对象主要包括是否绑定、是否分离、堆栈地址、堆栈大小、优先级。默认的属性为非绑定、非分离、缺省1M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。
关于线程的绑定，牵涉到另外一个概念：轻进程（LWP：Light Weight Process）。轻进程可以理解为内核线程，它位于用户层和系统层之间。系统对线程资源的分配、对线程的控制是通过轻进程来实现的，一个轻进程可以控制一个或多个线程。默认状况下，启动多少轻进程、哪些轻进程来控制哪些线程是由系统来控制的，这种状况即称为非绑定的。绑定状况下，则顾名思义，即某个线程固定的"绑"在一个轻进程之上。被绑定的线程具有较高的响应速度，这是因为CPU时间片的调度是面向轻进程的，绑定的线程可以保证在需要的时候它总有一个轻进程可用。通过设置被绑定的轻进程的优先级和调度级可以使得绑定的线程满足诸如实时反应之类的要求。
设置线程绑定状态的函数为pthread_attr_setscope，它有两个参数，第一个是指向属性结构的指针，第二个是绑定类型，它有两个取值：PTHREAD_SCOPE_SYSTEM（绑定的）和PTHREAD_SCOPE_PROCESS（非绑定的）。例子如下：
#include <pthread.h>
pthread_attr_t attr;
pthread_t tid;
/*初始化属性值，均设为默认值*/
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);
pthread_create(&tid, &attr, my_function, NULL);
线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。在上面的例子中，我们采用了线程的默认属性，即为非分离状态，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。而分离线程不是这样子的，它没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。具体怎么用，还是参考这个原文吧，不然就把原文全部抄袭过来了。
参考地址：
http://fanqiang.chinaunix.net/a4/b8/20010811/0905001105.html
http://fanqiang.chinaunix.net/a4/b8/20010811/0905001105.html
http://www.fegensoft.com/fegensoft2002/seeksilence/Linux/10/8/index.htm
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