Linux系统编程----15(线程与进程函数之间的对比,线程属性及其函数,线程属性控制流程,线程使用注意事项,线程库)

对比

进程 				线程
fork 				pthread_create
exit (10)			pthread_exit (void *)
wait (int *)		pthread_join (,void **)阻塞
kill 				pthread_cancel ();必须到取消点(检查点):系统调用   man 7 pthreads
getpid 				pthread_self 				命名空间pthread_detach:分离,好处:自动清理pcb

什么类型作为返回值,回收就用哪个类型的地址

线程属性

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。
在这里插入图片描述

主要结构体成员:

  1. 线程分离状态
  2. 线程栈大小(默认8M平均分配)
  3. 线程栈警戒缓冲区大小(位于栈末尾) 为了防止线程溢出

线程属性说明

  1. 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。之后须用 pthread_attr_destroy 函数来释放资源。
  2. 线程属性主要包括如下属性:**作用域(scope)、栈尺寸(stacksize)、栈地址(stackaddress)、优先级(priority)、 分离的状态(detachedstate)、调度策略和参数(schedulingpolicyandparameters)。**默认的属性为非绑定、非分离、 缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

线程属性控制流程

线程属性初始化

注意:应先初始化线程属性,再 pthread_create 创建线程

  1. 初始化线程属性
    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号
  2. 销毁线程属性所占用的资源
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr); 成功:0;失败:错误号

线程的分离状态

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。

  1. 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。
  2. 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:
设置线程属性,分离 or 非分离 int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr,int detachstate);
获取线程属性,分离 or 非分离 int pthread_attr_getdetachstate (pthread_attr_t *attr,int *detachstate);

参数: attr:已初始化的线程属性detachstate: PTHREAD_CREATE_DETACHED(分离线程) 		PTHREAD_CREATE_JOINABLE(非分离线程) 
示例1:
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<string.h>void *thrd_func(void *arg)
{pthread_exit((void *)77);
}int main(void)
{pthread_t tid;int ret;pthread_attr_t attr;ret = pthread_attr_init(&attr);if(ret != 0){ fprintf(stderr,"pthread_init error: %s\n",strerror(ret));exit(1);}   pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);ret = pthread_create(&tid,&attr,thrd_func,NULL);                         if(ret != 0){ fprintf(stderr,"pthread_create error: %s\n",strerror(ret));exit(1);}   ret = pthread_join(tid,NULL);printf("---------join ret = %d\n",ret);pthread_exit((void *)1);
}

在这里插入图片描述

示例2
#include<stdio.h>                                                            
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<pthread.h>void *tfn(void *arg)
{int n=3;while(n--){printf("thread count %d\n",n);sleep(1);}return (void *)1;
}int main(void)
{pthread_t tid;void *tret;int err;#if 1pthread_attr_t attr;  //通过线程属性类设置游离态pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);pthread_create(&tid,&attr,tfn,NULL);#elsepthread_create(&tid,NULL,tfn,NULL);pthread_detach(tid);        //让线程分离   ----自动退出,无系统残留资源
#endifwhile(1){err = pthread_join(tid,&tret);printf("---------err= %d\n",err);if(err != 0)fprintf(stderr,"thread error: %s\n",strerror(err));elsefprintf(stderr,"thread exit code %d\n",(int)tret);sleep(1);}return 0;
}              

在这里插入图片描述

注意事项

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。

线程的栈大小

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_getstacksizepthread_attr_setstacksize 提供设置。

  1. int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr,size_t stacksize); 成功:0;失败:错误号
  2. int pthread_attr_getstacksize(pthread_attr_t *attr,size_t *stacksize); 成功:0;失败:错误号
  3. 参数: attr:指向一个线程属性的指针 stacksize:返回线程的堆栈大小

在这里插入图片描述
默认线程栈均分8M空间

查看一个进程最多能创建多少个线程
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>void *tfn(void *arg)
{while(1)sleep(1);
}int main(void)
{pthread_t tid;int ret,count = 1;for(;;){ret = pthread_create(&tid,NULL,tfn,NULL);if(ret != 0){ printf("%s\n",strerror(ret));                                    break;}   printf("-----------%d\n",++count);}   return 0;
}

在这里插入图片描述
我的是能创建4094个线程

线程属性控制示例
#include<stdio.h>                                                            
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>#define SIZE 0x100000void *th_fun(void * arg)
{while(1);sleep(1);
}int main(void)
{pthread_t tid;int err, detachstate,i=1;pthread_attr_t attr;size_t stacksize;void *stackaddr;pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_getstack(&attr,&stackaddr,&stacksize);pthread_attr_getdetachstate(&attr,&detachstate);if(detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)//默认是分离态printf("thread detached\n");else if(detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)//默认非分离printf("thread join\n");elseprintf("thread un known\n");//设置线程分离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);if(stackaddr == NULL){perror("malloc");exit(1);}stacksize = SIZE;pthread_attr_setstack(&attr,stackaddr,stacksize);//借助线程的属性,修
改线程栈空间大小err = pthread_create(&tid,&attr,th_fun,NULL);if(err != 0){printf("%s\n",strerror(err));exit(1);}printf("%d\n",i++);//i表示循环创建多少次}pthread_attr_destroy(&attr);return 0;
}       

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NPTL(线程库)

  1. 查看当前 pthread 库版本 getconfGNU_LIBPTHREAD_VERSION
  2. NPTL 实现机制(POSIX),NativePOSIXThreadLibrary
  3. 使用线程库时 gcc 指定 –lpthread

线程使用注意事项

  1. 主线程退出其他线程不退出,主线程应调用 pthread_exit
  2. 避免僵尸线程
    pthread_join
    pthread_detach
    pthread_create 指定分离属性
    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. 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
  5. 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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