Linux系统编程-线程（一）：线程属性

怼烎@ 2023-09-27 11:42 11阅读 0赞

## 一、概述 ##

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
        struct sched_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
        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;

主要结构体成员：

*  1) 线程分离状态
 *  2) 线程栈大小（默认平均分配）
 *  3) 线程栈警戒缓冲区大小（位于栈末尾）
 *  4) 线程栈最低地址

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。

线程属性主要包括如下属性：作用域（scope）、栈尺寸（stack size）、栈地址（stack address）、优先级（priority）、分离的状态（detached state）、调度策略和参数（scheduling policy and parameters）。默认的属性为非绑定、非分离、缺省的堆栈、与父进程同样级别的优先级。

## 二、线程属性初始化和销毁 ##

#include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
    功能：
        初始化线程属性函数，注意：应先初始化线程属性，再pthread_create创建线程
    参数：
        attr：线程属性结构体
    返回值：
        成功：0
        失败：错误号
    
    int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
    功能：
        销毁线程属性所占用的资源函数
    参数：
        attr：线程属性结构体
    返回值：
        成功：0
        失败：错误号

## 三、线程分离状态 ##

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。

*  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。

相关函数：

#include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
    功能：设置线程分离状态
    参数：
        attr：已初始化的线程属性
        detachstate：    分离状态
            PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）
            PTHREAD_CREATE_JOINABLE（非分离线程）
    返回值：
        成功：0
        失败：非0
    
    int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *attr, int *detachstate);
    功能：获取线程分离状态
    参数：
        attr：已初始化的线程属性
        detachstate：    分离状态
            PTHREAD_CREATE_DETACHED（分离线程）
            PTHREAD _CREATE_JOINABLE（非分离线程）
    返回值：
        成功：0
        失败：非0

这里要注意的一点是，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。

## 四、线程栈地址 ##

POSIX.1定义了两个常量来检测系统是否支持栈属性：

*  \_POSIX\_THREAD\_ATTR\_STACKADDR
 *  \_POSIX\_THREAD\_ATTR\_STACKSIZE

也可以给sysconf函数传递来进行检测：

*  \_SC\_THREAD\_ATTR\_STACKADDR
 *  \_SC\_THREAD\_ATTR\_STACKSIZE

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\_setstack和pthread\_attr\_getstack两个函数分别设置和获取线程的栈地址。

#include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr,  size_t stacksize);
    功能：设置线程的栈地址
    参数：
        attr：指向一个线程属性的指针
        stackaddr：内存首地址
        stacksize：返回线程的堆栈大小
    返回值：
        成功：0
        失败：错误号
    
    int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr,  size_t *stacksize);
    功能：获取线程的栈地址
    参数：
        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：
        成功：0
        失败：错误号

## 五、线程栈大小 ##

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。

#include <pthread.h>
    
    int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);
    功能：设置线程的栈大小
    参数：
        attr：指向一个线程属性的指针
        stacksize：线程的堆栈大小
    返回值：
        成功：0
        失败：错误号
    
    int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);
    功能：获取线程的栈大小
    参数： 
        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：
        成功：0
        失败：错误号

## 六、综合参考程序 ##

#define SIZE 0x100000
    
    void *th_fun(void *arg)
    {
        while (1)
        {
            sleep(1);
        }
    }
    
    int main()
    {
        pthread_t tid;
        int err, detachstate, i = 1;
    
        pthread_attr_t attr;
        size_t stacksize;
        void *stackaddr;
    
        pthread_attr_init(&attr);  //线程属性初始化
        pthread_attr_getstack(&attr, &stackaddr, &stacksize); //获取线程的栈地址
        pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate);           //获取线程分离状态
    
        if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED)
        {
            printf("thread detached\n");
        }
        else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE)
        {
            printf("thread join\n");
        }
        else
        {
            printf("thread unknown\n");
        }
            
        pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); //设置分离状态
    
        while (1) 
        {
            stackaddr = malloc(SIZE);
            if (stackaddr == NULL) 
            {
                perror("malloc");
                exit(1);
            }
    
            stacksize = SIZE;
            pthread_attr_setstack(&attr, stackaddr, stacksize); //设置线程的栈地址
            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函数
    
        return 0;
    }