线程的属性 —— 分离的状态(detached state)、栈地址(stack address)、栈大小(stack size)

参考：（四十二）线程——线程属性
作者：FadeFarAway
发布时间：2017-01-17 14:09:55
网址：https://blog.csdn.net/FadeFarAway/article/details/54576771

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  • 引入
  • 线程属性初始化
  • 一、线程的分离状态(detached state)
    • Demo
  • 二、线程的栈地址(stack address)
  • 三、线程的栈大小(stack size)
    • Demo
  • 细节注意

引入

linux下线程的属性是可以根据实际项目需要，进行设置。之前我们讨论的线程都是采用线程的默认属性，默认属性已经可以解决绝大多数开发时遇到的问题。如我们对程序的性能提出更高的要求那么需要设置线程属性，比如可以通过设置线程栈的大小来降低内存的使用，增加最大线程个数。

typedef struct
{int                 etachstate; //线程的分离状态int                 schedpolicy; //线程调度策略(线程优先级)structsched_param   schedparam; //线程的调度参数int                 inheritsched; //线程的继承性int                 scope; //线程的作用域size_t              guardsize; //线程栈末尾的警戒缓冲区大小(栈溢出时可以多溢出的大小)int                 stackaddr_set; //线程的栈设置void*               stackaddr; //线程栈的位置size_t              stacksize; //线程栈的大小
}pthread_attr_t;注：目前线程属性在内核中不是直接这么定义的，抽象太深不宜理解，为了方便，使用早期的线程属性定义，两者之间定义的主要元素差别不大。

属性值不能直接设置，必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。之后须用pthread_attr_destroy函数来释放资源。

线程属性主要包括：分离的状态（detached state）、栈地址（stack address）、栈尺寸（stack size）、优先级（priority）、作用域（scope）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。

默认的属性为：非绑定、非分离、缺省M的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

线程属性初始化

　　先初始化线程属性，再使用pthread_create创建线程。

#include <pthread.h>int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); //初始化线程属性
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); //销毁线程属性所占用的资源

一、线程的分离状态(detached state)

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：

  • 非分离状态：线程的默认属性是非分离状态，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。

  • 分离状态：分离线程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。

应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。

线程分离状态的函数：

#include <pthread.h>int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate); // 设置线程属性，分离or非分离
int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate); // 获取线程属性，分离or非分离pthread_attr_t *attr：被已初始化的线程属性
int *detachstate：可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）和 PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）

【要注意的一点】如果设置一个线程为分离线程，而这个线程运行又非常快，它很可能在pthread_create函数返回之前就终止了，它终止以后就可能将线程号和系统资源移交给其他的线程使用，这样调用pthread_create的线程就得到了错误的线程号。要避免这种情况可以采取一定的同步措施，最简单的方法之一是可以在被创建的线程里调用pthread_cond_timedwait函数，让这个线程等待一会儿，留出足够的时间让函数pthread_create返回。设置一段等待时间，是在多线程编程里常用的方法。但是注意不要使用诸如wait()之类的函数，它们是使整个进程睡眠，并不能解决线程同步的问题。

Demo

/**#include <pthread.h>*int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);*                              //设置线程属性，分离or非分 离*int pthread_attr_getdetachstate(pthread_attr_t *attr, int *detachstate);*                              //获取程属性，分离or非分离*  *pthread_attr_t *attr:被已初始化的线程属性*int *detachstate:可选为PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）*                 和PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>void *th_fun(void *arg)
{int n = 15;while(n--){printf("%x  %d\n",(int)pthread_self(), n);sleep(1);}return (void *)1;//由于被设置为分离态所以这个返回值不能被获取
}int main(void)
{pthread_t tid;pthread_attr_t attr;  //保存线程的属性,现在里面是垃圾值int err;pthread_attr_init(&attr);// 初始化线程属性结构体,初始化之后就保存着线程属性的默认值//参考上面,先调用初始化函数(pthread_attr_init)之后才能设置线程属性pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); //设置为分离线程// 创建线程，注意第二个参数pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);//因为分离了所以会出现Invalid argument非法的参数err = pthread_join(tid, NULL);while(1){if(err != 0){printf("%s\n",strerror(err));sleep(10);pthread_exit((void *)1);}}pthread_attr_destroy(&attr);//销毁线程属性所占用的资源return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

二、线程的栈地址(stack address)

　　POSIX.1定义了两个常量_POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和_POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE 检测系统是否支持栈属性。也可以给sysconf函数传递_SC_THREAD_ATTR_STACKADDR或 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE来进行检测。

栈有一个默认大小(点击查看博文)，当进程栈地址空间不够用时，指定新建线程使用由malloc分配的空间作为自己的栈空间。通过pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr两个函数分别设置和获取线程的栈地址。传给pthread_attr_setstackaddr函数的地址是缓冲区的低地址（不一定是栈的开始地址，栈可能从高地址往低地址增长）。

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr);
int pthread_attr_getstackaddr(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr);attr: 指向一个线程属性的指针
stackaddr: 返回获取的栈地址
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号说 明：pthread_attr_getstackaddr函数已过时，一般用下面讲到的pthread_attr_getstack来代替

三、线程的栈大小(stack size)

　　当系统中有很多线程时，可能需要减小每个线程栈的默认大小，防止进程的地址空间不够用；当线程调用的函数会分配很大的局部变量或者函数调用层次很深时，可能需要增大线程栈的默认大小。
　　函数pthread_attr_getstacksize和 pthread_attr_setstacksize提供获取和设置。 

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);attr 指向一个线程属性的指针
stacksize 返回线程的堆栈大小
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号

除上述对栈设置的函数外，还有以下两个函数可以获取和设置线程栈属性（上面的一组在现在的开发过程中往往不会使用）

#include <pthread.h>int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);
int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);attr 指向一个线程属性的指针
stackaddr 返回获取的栈地址
stacksize 返回获取的栈大小
返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号

Demo

/** 获取和设置线程的栈大小* #include <pthread.h>* int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr,*                           void *stackaddr,*                           size_t stacksize);* int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *attr,*                           void **stackaddr,*                           size_t *stacksize);* attr 指向一个线程属性的指针* stackaddr 返回获取的栈地址* stacksize 返回获取的栈大小* 返回值：若是成功返回0,否则返回错误的编号*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>#define SIZE 0x10000int print_ntimes(char *str)
{sleep(1);printf("%s\n", str);return 0;
}void *th_fun(void *arg)
{int n = 3;while (n--)print_ntimes("hello xwp\n");//在线程中也可以调用别的函数
}int main(void)
{pthread_t tid;int err, detachstate, i = 1;pthread_attr_t attr;size_t stacksize;void *stackaddr;pthread_attr_init(&attr);//初始化线程属性pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize);//获取栈信息printf("stackadd=%p\n", stackaddr);         //打印栈的地址printf("stacksize=%x\n", (int)stacksize);   //打印栈的大小/*获取当前线程是否为分离属性*/pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)printf("thread detached\n");else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)printf("thread join\n");elseprintf("thread un known\n");/* 设置线程分离属性*/pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);while (1){/* 在堆上申请内存，指定线程栈的起始地址和大小*/stackaddr = malloc(SIZE);//为栈分配空间、返回首地址if (stackaddr == NULL){perror("malloc");exit(1);}/* 设置栈大小和地址 大小为上面的宏,位置为上面设置的*/stacksize = SIZE;//设置占空间大小pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize);       //线程属性 栈地址  栈大小err = pthread_create(&tid, &attr, th_fun, NULL);//创建线程if (err != 0){printf("%s\n", strerror(err));exit(1);}printf("%d\n", i++);}pthread_attr_destroy(&attr);//销毁线程属性所占用的资源return 0;
}

运行结果：

循环创建线程，每个线程分配占用堆空间大小0x10000，最终创建2145次线程时提示空间不足，也就是堆空间被占用尽（我自己理解的）。
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

细节注意

1. 主线程退出其他线程不退出，主线程应调用ptrhed_exit
2. 避免僵线程（可以使用一下的方法）

1、join
2、pthread_deatch
3、pthread_create指定分离属性
注：被join线程可能在join函数返回前就释放完自己的所有内存资源，所以不应当返回被回收线程栈中的值;

3. malloc和mmap申请的内存可以被其他线程释放
4. 如果线程终止时没有释放加锁的互斥量，则该互斥量不能再被使用
5. 应避免在多线程模型中调用fork除非，马上exec，子进程中只有调用fork的线程存在，其他线程在子进程中均pthread_exit
6. 信号的复杂语义很难和多线程共存，应避免在多线程引入信号机制

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