多线程编程—线程属性

一．线程属性

    线程具有属性，用pthread_attr_t表示，在对该结构进行处理之前必须进行初始化，在使用后需要对其去除初始化。我们用pthread_attr_init函数对其初始化，用pthread_attr_destroy对其去除初始化。

 

名称：	pthread_attr_init/pthread_attr_destroy
功能：	对线程属性初始化/去除初始化
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
参数：	Attr   线程属性变量
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

    调用pthread_attr_init之后，pthread_t 结构所包含的内容就是操作系统实现支持的线程所有属性的默认值。

    如果要去除对pthread_attr_t结构的初始化，可以调用pthread_attr_destroy函数。如果 pthread_attr_init实现时为属性对象分配了动态内存空间，pthread_attr_destroy还会用无效的值初始化属性对象，因此 如果经pthread_attr_destroy去除初始化之后的pthread_attr_t结构被pthread_create函数调用，将会导致其 返回错误。

 

线程属性结构如下：

typedef struct

{

       int                           detachstate;   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; 堆栈的地址集

       void *                        stackaddr;    线程栈的位置

       size_t                         stacksize;    线程栈的大小

}pthread_attr_t;

 

    每个属性都对应一些函数对其查看或修改。下面我们分别介绍。

 

二、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。在默认情况下线程是非分离状态的，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。程序员应该根据自己的需要，选择适当的分离状 态。所以如果我们在创建线程时就知道不需要了解线程的终止状态，则可以pthread_attr_t结构中的detachstate线程属性，让线程以分 离状态启动。

 

名称：	pthread_attr_getdetachstate/pthread_attr_setdetachstate
功能：	获取/修改线程的分离状态属性
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t * attr,int *detachstate); int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr,int detachstate);
参数：	Attr   线程属性变量 Detachstate  线程的分离状态属性
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    可以使用pthread_attr_setdetachstate函数把线程属性detachstate设置为下面的两个值：设置为 PTHREAD_CREATE_DETACHED，以分离状态启动线程；设置为PTHREAD_CREATE_JOINABLE（缺省），正常启动线程。 可以使用pthread_attr_getdetachstate函数获取当前的datachstate线程属性。

 

    以分离状态创建线程

#iinclude

 

void *child_thread(void *arg)

{

printf(“child thread run!\n”);

}

 

int main(int argc,char *argv[ ])

{

      pthread_t tid;

      pthread_attr_t attr;

 

      pthread_attr_init(&attr);

      pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);

      pthread_create(&tid,&attr,fn,arg);

      pthread_attr_destroy(&attr);

      sleep(1);

}

    如果创建分离线程 (PTHREAD_CREATE_DETACHED)，则该线程一退出，便可重用其线程 ID 和其他资源。

    如果使用 PTHREAD_CREATE_JOINABLE 创建非分离线程，则假设应用程序将等待线程完成。

    无论是创建分离线程还是非分离线程，在所有线程都退出之前，进程不会退出。

 

三、线程的继承性

    函数pthread_attr_setinheritsched和pthread_attr_getinheritsched分别用来设置和得到线程的继承性，这两个函数的定义如下：

 

名称：	pthread_attr_getinheritsched pthread_attr_setinheritsched
功能：	获得/设置线程的继承性
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,int *inheritsched); int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int inheritsched);
参数：	attr            线程属性变量 inheritsched     线程的继承性
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是继承性或指向继承性的指针。继承性决定调度的参数是从创建的进程中继承还是使用在 schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度信息。Pthreads不为inheritsched指定默认值，因此如果你关心线程 的调度策略和参数，必须先设置该属性。

    继承性的可能值是PTHREAD_INHERIT_SCHED，表示新现成将继承创建线程的调度策略和参数；或者PTHREAD_EXPLICIT_SCHED（缺省），表示使用在schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度策略和参数。

    如果需要显式的设置一个线程的调度策略或参数，那么你必须在设置之前将inheritsched属性设置为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED.

    下面讲进程的调度策略和调度参数，并结合下面的函数给出本函数的程序例子。

四、线程的调度策略

    函数pthread_attr_setschedpolicy和pthread_attr_getschedpolicy分别用来设置和得到线程的调度策略。

 

名称：	pthread_attr_getschedpolicy pthread_attr_setschedpolicy
功能：	获得/设置线程的调度策略
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr,int *policy); int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr,int policy);
参数：	attr           线程属性变量 policy         调度策略
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个函数具有两个参数，第1个参数是指向属性对象的指针，第2个参数是调度策略或指向调度策略的指针。调度策略可能的值是先进先出（SCHED_FIFO）、轮转法（SCHED_RR），或其它（SCHED_OTHER）。

    SCHED_FIFO策略允许一个线程运行直到有更高优先级的线程准备好，或者直到它自愿阻塞自己。在SCHED_FIFO调度策略下，当有一个线程准备好时，除非有平等或更高优先级的线程已经在运行，否则它会很快开始执行。

    SCHED_RR(轮循)策略是基本相同的，不同之处在于：如果有一个SCHED_RR

策略的线程执行了超过一个固定的时期(时间片间隔)没有阻塞，而另外的SCHED_RR或SCHBD_FIPO策略的相同优先级的线程准备好时，运行的线程将被抢占以便准备好的线程可以执行。

    当有SCHED_FIFO或SCHED_RR策赂的线程在一个条件变量上等待或等待加锁同一个互斥量时，它们将以优先级顺序被唤醒。即，如果一个低优先级 的SCHED_FIFO线程和一个高优先织的SCHED_FIFO线程都在等待锁相同的互斥量，则当互斥量被解锁时，高优先级线程将总是被首先解除阻塞。

    SCHED_FIFO 和SCHED_RR 在 POSIX 标准中是可选的，而且仅用于实时线程.

五、线程的调度参数

    函数pthread_attr_getschedparam 和pthread_attr_setschedparam分别用来设置和得到线程的调度参数。

 

名称：	pthread_attr_getschedparam pthread_attr_setschedparam
功能：	获得/设置线程的调度参数
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr,struct sched_param *param); int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr,const struct sched_param *param);
参数：	attr           线程属性变量 param          sched_param结构
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个函数具有两个参数，第1个参数是指向属性对象的指针，第2个参数是sched_param结构或指向该结构的指针。结构sched_param在文件/usr/include /bits/sched.h中定义如下：

 

struct sched_param

{

       int sched_priority;

};

 

    结构sched_param的子成员sched_priority控制一个优先权值，大的优先权值对应高的优先权。系统支持的最大和最小优先权值可以用sched_get_priority_max函数和sched_get_priority_min函数分别得到。

 

名称：	sched_get_priority_max sched_get_priority_min
功能：	获得系统支持的线程优先权的最大和最小值
头文件：	#include
函数原形：	int sched_get_priority_max(int policy); int sched_get_priority_min(int policy);
参数：	policy           系统支持的线程优先权的最大和最小值
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    注意：如果不是编写实时程序，不建议修改线程的优先级。因为，调度策略是一件非常复杂的事情，如果不正确使用会导致程序错误，从而导致死锁等问题。如：在多线程应用程序中为线程设置不同的优先级别，有可能因为共享资源而导致优先级倒置。

 

    下面是上面几个函数的程序例子：

#include

#include

 

void *child_thread(void *arg)

{

int policy;

int max_priority,min_priority;

struct sched_param param;

pthread_attr_t attr;

 

pthread_attr_init(&attr);

pthread_attr_setinheritsched(&attr,PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);

pthread_attr_getinheritsched(&attr,&policy);

if(policy==PTHREAD_EXPLICIT_SCHED)

    printf(“Inheritsched:PTHREAD_EXPLICIT_SCHED\n”);

if(policy==PTHREAD_INHERIT_SCHED)

    printf(“Inheritsched:PTHREAD_INHERIT_SCHED\n”);

 

pthread_attr_setschedpolicy(&attr,SCHED_RR);

pthread_attr_getschedpolicy(&attr,&policy);

if(policy==SCHED_FIFO)

    printf(“Schedpolicy:SCHED_FIFO\n”);

if(policy==SCHED_RR)

    printf(“Schedpolicy:SCHED_RR\n”);

if(policy==SCHED_OTHER)

    printf(“Schedpolicy:SCHED_OTHER\n”);

 

sched_get_priority_max(max_priority);

sched_get_priority_min(min_priority);

printf(“Max priority:%u\n”,max_priority);

printf(“Min priority:%u\n”,min_priority);

 

param.sched_priority=max_priority;

pthread_attr_setschedparam(&attr,¶m);

printf(“sched_priority:%u\n”,param.sched_priority);

pthread_attr_destroy(&attr);

}

 

int main(int argc,char *argv[ ])

{

pthread_t child_thread_id;

 

pthread_create(&child_thread_id,NULL,child_thread,NULL);

pthread_join(child_thread_id,NULL);

}

 

六、线程的作用域

    函数pthread_attr_setscope和pthread_attr_getscope分别用来设置和得到线程的作用域，这两个函数的定义如下：

 

名称：	pthread_attr_setscope pthread_attr_getscope
功能：	获得/设置线程的作用域
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr,int scope); int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr,int *scope);
参数：	attr           线程属性变量 scope         线程的作用域
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是作用域或指向作用域的指针，作用域控制线程是否在进程内或在系统级上竞争资源，可能的值是 PTHREAD_SCOPE_PROCESS（缺省），此线程将与进程中的其他线程进行竞争；或者PTHREAD_SCOPE_SYSTEM.，此线程将 与系统中的所有线程进行竞争。

七、线程堆栈的地址

       函数pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr分别用来设置和得到线程堆栈的位置，这两个函数的定义如下： 

名称：	pthread_attr_setstackaddr pthread_attr_getstackaddr
功能：	获得/修改线程栈的位置
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getstackaddr(const pthread_attr_t *attr,void **stackaddf); int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr,void *stackaddr);
参数：	attr           线程属性变量 stackaddr      堆栈地址
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是堆栈地址或指向堆栈地址的指针。

 

#iinclude

 

void *child_thread(void *arg)

{

printf(“child thread run!\n”);

}

 

int main(int argc,char *argv[ ])

{

      pthread_t tid;

      pthread_attr_t attr;

      void *base;

 

      base = (void *) malloc(PTHREAD_STACK_MIN + 0x4000);

 

      pthread_attr_init(&attr);

      pthread_attr_setstackaddr(&tattr, base);

      pthread_create(&tid,&attr,fn,arg);

      pthread_attr_destroy(&attr);

      sleep(1);

}

    stacksize 属性定义系统分配的栈大小（以字节为单位）。size 不应小于系统定义的最小栈大小。有关更多信息，请参见。

    size 包含新线程使用的栈的字节数。如果 size 为零，则使用缺省大小。在大多数情况下，零值最适合。

PTHREAD_STACK_MIN 是启动线程所需的栈空间量。此栈空间没有考虑执行应用程序代码所需的线程例程要求。

 

八、线程堆栈的大小

       函数pthread_attr_setstacksize和pthread_attr_getstacksize分别用来设置和得到线程堆栈的大小，这两个函数的定义如下所示： 

名称：	pthread_attr_getdetstacksize pthread_attr_setstacksize
功能：	获得/修改线程栈的大小
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict stacksize); int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr ,size_t stacksize);
参数：	attr           线程属性变量 stacksize       堆栈大小
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    这两个参数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是堆栈大小或指向堆栈大小的指针。如果希望改变栈的默认大小，但又不想自己处理线程栈的分配问题，这时使用pthread_attr_setstacksize函数就非常有用。

 

#iinclude

 

void *child_thread(void *arg)

{

printf(“child thread run!\n”);

}

 

int main(int argc,char *argv[ ])

{

      pthread_t tid;

      pthread_attr_t attr;

      size_t size;

 

      size = PTHREAD_STACK_MIN + 0x4000;

 

      pthread_attr_init(&attr);

      pthread_attr_setstacksize(&attr,size);

      pthread_create(&tid,&attr,fn,arg);

      pthread_attr_destroy(&attr);

      sleep(1);

}

九、线程栈末尾的警戒缓冲区大小

       函数pthread_attr_getguardsize和pthread_attr_setguardsize分别用来设置和得到线程栈末尾的警戒缓冲区大小，这两个函数的定义如下：

 

名称：	pthread_attr_getguardsize pthread_attr_setguardsize
功能：	获得/修改线程栈末尾的警戒缓冲区大小
头文件：	#include
函数原形：	int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict guardsize); int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr ,size_t *guardsize);
参数：	attr           线程属性变量 guardsize      缓冲区大小
返回值：	若成功返回0，若失败返回-1。

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    线程属性guardsize控制着线程栈末尾之后以避免栈溢出的扩展内存大小，默认设置为PAGESIZE个字节。

    可以把guardsize线程属性设为0，从而不允许属性的这种特征行为发生：在这种情况下不会提供警戒缓存区。同样地，如果对线程属性stackaddr（线程堆栈的地址）作了修改，系统就会假设我们会自己管理栈，并使警戒栈缓冲区机制无效，等同于把guardsize线程属性设为0。

    如果 guardsize 大于零，则会为每个使用 attr 创建的线程提供大小至少为 guardsize 字节的溢出保护区。

 

最后，两个函数：

    1、设置堆栈地址和大小

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr,void *stackaddr,size_t stacksize); 

 

#include
pthread_attr_t tattr;
pthread_t tid;
int ret;

void *stackbase;
size_t size;

ret = pthread_attr_init(&tattr);
ret = pthread_attr_setstack(&tattr, stackbase,size);
ret = pthread_create(&tid,&tattr, func, arg);

 

    2、获取堆栈地址和大小

int pthread_attr_getstack(pthread_attr_t *aattr,void **stackaddr,size_t *stacksize);

 

#include

pthread_attr_t tattr;
void *base;
size_t size;
int ret;

 
ret = pthread_attr_getstackaddr (&tattr,&base,&size);