Posix多線程編程學習筆記（二）

一．線程屬性

       線程具有屬性，用pthread_attr_t表示，在對該結構進行處理之前必須進行初始化，在使用後需要對其去除初始化。我們用pthread_attr_init函數對其初始化，用pthread_attr_destroy對其去除初始化。

 

1．

名稱:：	pthread_attr_init/pthread_attr_destroy
功能：	對線程屬性初始化/去除初始化
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr); int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
參數：	Attr   線程屬性變量
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 調用pthread_attr_init之後，pthread_t結構所包含的內容就是操作系統實現支持的線程所有屬性的默認值。

       如果要去除對pthread_attr_t結構的初始化，可以調用pthread_attr_destroy函數。如果pthread_attr_init實現時爲屬性對象分配了動態內存空間，pthread_attr_destroy還會用無效的值初始化屬性對象，因此如果經pthread_attr_destroy去除初始化之後的pthread_attr_t結構被pthread_create函數調用，將會導致其返回錯誤。

 

線程屬性結構如下：

typedef struct

{

       int                               detachstate;   線程的分離狀態

       int                               schedpolicy;  線程調度策略

       struct sched_param              schedparam;  線程的調度參數

       int                               inheritsched;  線程的繼承性

       int                                scope;       線程的作用域

       size_t                           guardsize;   線程棧末尾的警戒緩衝區大小

       int                                stackaddr_set;

       void *                          stackaddr;   線程棧的位置

       size_t                           stacksize;    線程棧的大小

}pthread_attr_t;

 

每個個屬性都對應一些函數對其查看或修改。下面我們分別介紹。

 

二、線程的分離狀態

       線程的分離狀態決定一個線程以什麼樣的方式來終止自己。在默認情況下線程是非分離狀態的，這種情況下，原有的線程等待創建的線程結束。只有當pthread_join（）函數返回時，創建的線程纔算終止，才能釋放自己佔用的系統資源。

而分離線程不是這樣子的，它沒有被其他的線程所等待，自己運行結束了，線程也就終止了，馬上釋放系統資源。程序員應該根據自己的需要，選擇適當的分離狀態。所以如果我們在創建線程時就知道不需要了解線程的終止狀態，則可以pthread_attr_t結構中的detachstate線程屬性，讓線程以分離狀態啓動。

 

2．

名稱:：	pthread_attr_getdetachstate/pthread_attr_setdetachstate
功能：	獲取/修改線程的分離狀態屬性
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t * attr,int *detachstate); int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr,int detachstate);
參數：	Attr   線程屬性變量 Detachstate  線程的分離狀態屬性
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可以使用pthread_attr_setdetachstate函數把線程屬性detachstate設置爲下面的兩個合法值之一：設置爲PTHREAD_CREATE_DETACHED,以分離狀態啓動線程；或者設置爲PTHREAD_CREATE_JOINABLE,正常啓動線程。可以使用pthread_attr_getdetachstate函數獲取當前的datachstate線程屬性。

 

以分離狀態創建線程

#iinclude <pthread.h>

 

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);

}

 

三、線程的繼承性

       函數pthread_attr_setinheritsched和pthread_attr_getinheritsched分別用來設置和得到線程的繼承性，這兩個函數的定義如下：

 

3.

名稱:：	pthread_attr_getinheritsched pthread_attr_setinheritsched
功能：	獲得/設置線程的繼承性
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,int *inheritsched); int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int inheritsched);
參數：	attr            線程屬性變量 inheritsched     線程的繼承性
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 這兩個函數具有兩個參數，第1個是指向屬性對象的指針，第2個是繼承性或指向繼承性的指針。繼承性決定調度的參數是從創建的進程中繼承還是使用在schedpolicy和schedparam屬性中顯式設置的調度信息。Pthreads不爲inheritsched指定默認值，因此如果你關心線程的調度策略和參數，必須先設置該屬性。

       繼承性的可能值是PTHREAD_INHERIT_SCHED（表示新現成將繼承創建線程的調度策略和參數）和PTHREAD_EXPLICIT_SCHED（表示使用在schedpolicy和schedparam屬性中顯式設置的調度策略和參數）。

       如果你需要顯式的設置一個線程的調度策略或參數，那麼你必須在設置之前將inheritsched屬性設置爲PTHREAD_EXPLICIT_SCHED.

       下面我來講進程的調度策略和調度參數。我會結合下面的函數給出本函數的程序例子。

四、線程的調度策略

       函數pthread_attr_setschedpolicy和pthread_attr_getschedpolicy分別用來設置和得到線程的調度策略。

 

4.

名稱:：	pthread_attr_getschedpolicy pthread_attr_setschedpolicy
功能：	獲得/設置線程的調度策略
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr,int *policy); int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr,int policy);
參數：	attr           線程屬性變量 policy         調度策略
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

 這兩個函數具有兩個參數，第1個參數是指向屬性對象的指針，第2個參數是調度策略或指向調度策略的指針。調度策略可能的值是先進先出（SCHED_FIFO）、輪轉法（SCHED_RR）,或其它（SCHED_OTHER）。

       SCHED_FIFO策略允許一個線程運行直到有更高優先級的線程準備好，或者直到它自願阻塞自己。在SCHED_FIFO調度策略下，當有一個線程準備好時，除非有平等或更高優先級的線程已經在運行，否則它會很快開始執行。

    SCHED_RR(輪循)策略是基本相同的，不同之處在於：如果有一個SCHED_RR

策略的線程執行了超過一個固定的時期(時間片間隔)沒有阻塞，而另外的SCHED_RR或SCHBD_FIPO策略的相同優先級的線程準備好時，運行的線程將被搶佔以便準備好的線程可以執行。

    當有SCHED_FIFO或SCHED_RR策賂的線程在一個條件變量上等持或等持加鎖同一個互斥量時，它們將以優先級順序被喚醒。即，如果一個低優先級的SCHED_FIFO線程和一個高優先織的SCHED_FIFO線程都在等待鎖相同的互斥且，則當互斥量被解鎖時，高優先級線程將總是被首先解除阻塞。

 

五、線程的調度參數

       函數pthread_attr_getschedparam 和pthread_attr_setschedparam分別用來設置和得到線程的調度參數。

 

5.

名稱:：	pthread_attr_getschedparam pthread_attr_setschedparam
功能：	獲得/設置線程的調度參數
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	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);
參數：	attr           線程屬性變量 param          sched_param結構
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

這兩個函數具有兩個參數，第1個參數是指向屬性對象的指針，第2個參數是sched_param結構或指向該結構的指針。結構sched_param在文件/usr/include /bits/sched.h中定義如下：

      

struct sched_param

{

       int sched_priority;

};

 

結構sched_param的子成員sched_priority控制一個優先權值，大的優先權值對應高的優先權。系統支持的最大和最小優先權值可以用sched_get_priority_max函數和sched_get_priority_min函數分別得到。

 

注意：如果不是編寫實時程序，不建議修改線程的優先級。因爲，調度策略是一件非常複雜的事情，如果不正確使用會導致程序錯誤，從而導致死鎖等問題。如：在多線程應用程序中爲線程設置不同的優先級別，有可能因爲共享資源而導致優先級倒置。

 

6.

名稱:：	sched_get_priority_max sched_get_priority_min
功能：	獲得系統支持的線程優先權的最大和最小值
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int sched_get_priority_max(int policy); int sched_get_priority_min(int policy);
參數：	policy           系統支持的線程優先權的最大和最小值
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

      下面是上面幾個函數的程序例子：

#include <pthread.h>

#include <sched.h>

 

void *child_thread(void *arg)

{

int policy;

int max_priority,min_priority;

struct sched_param param;

pthread_attr_t attr;

 

pthread_attr_init(&attr); /*初始化線程屬性變量*/

pthread_attr_setinheritsched(&attr,PTHREAD_EXPLICIT_SCHED); /*設置線程繼承性*/

pthread_attr_getinheritsched(&attr,&policy); /*獲得線程的繼承性*/

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);/*設置線程調度策略*/

pthread_attr_getschedpolicy(&attr,&policy);/*取得線程的調度策略*/

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);/*獲得系統支持的線程優先權的最大值*/

sched_get_priority_min(min_priority);/* 獲得系統支持的線程優先權的最小值*/

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

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

 

param.sched_priority=max_priority;

pthread_attr_setschedparam(&attr,&param);/*設置線程的調度參數*/

printf(“sched_priority:%u\n”,param.sched_priority);/*獲得線程的調度參數*/

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、線程的作用域

       函數pthread_attr_setscope和pthread_attr_getscope分別用來設置和得到線程的作用域，這兩個函數的定義如下：

      

7．

名稱:：	pthread_attr_setscope pthread_attr_getscope
功能：	獲得/設置線程的作用域
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr,int scope); int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr,int *scope);
參數：	attr           線程屬性變量 scope         線程的作用域
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

     

 

 

 

 

 

 

 

  這兩個函數具有兩個參數，第1個是指向屬性對象的指針，第2個是作用域或指向作用域的指針，作用域控制線程是否在進程內或在系統級上競爭資源，可能的值是PTHREAD_SCOPE_PROCESS（進程內競爭資源）PTHREAD_SCOPE_SYSTEM.（系統級上競爭資源）。

 

 

七、線程堆棧的大小

       函數pthread_attr_setstacksize和pthread_attr_getstacksize分別用來設置和得到線程堆棧的大小，這兩個函數的定義如下所示：

 

8．

名稱:：	pthread_attr_getdetstacksize pthread_attr_setstacksize
功能：	獲得/修改線程棧的大小
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	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);
參數：	attr           線程屬性變量 stacksize       堆棧大小
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

 這兩個參數具有兩個參數，第1個是指向屬性對象的指針，第2個是堆棧大小或指向堆棧大小的指針

如果希望改變棧的默認大小，但又不想自己處理線程棧的分配問題，這時使用pthread_attr_setstacksize函數就非常用用。

      

 

八、線程堆棧的地址

       函數pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr分別用來設置和得到線程堆棧的位置，這兩個函數的定義如下：

 

9.

名稱:：	pthread_attr_setstackaddr pthread_attr_getstackaddr
功能：	獲得/修改線程棧的位置
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	int pthread_attr_getstackaddr(const pthread_attr_t *attr,void **stackaddf); int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr,void *stackaddr);
參數：	attr           線程屬性變量 stackaddr      堆棧地址
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

這兩個函數具有兩個參數，第1個是指向屬性對象的指針，第2個是堆棧地址或指向堆棧地址的指針。

 

九、線程棧末尾的警戒緩衝區大小

       函數pthread_attr_getguardsize和pthread_attr_setguardsize分別用來設置和得到線程棧末尾的警戒緩衝區大小，這兩個函數的定義如下：

 

10.

名稱:：	pthread_attr_getguardsize pthread_attr_setguardsize
功能：	獲得/修改線程棧末尾的警戒緩衝區大小
頭文件：	#include <pthread.h>
函數原形：	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);
參數：
返回值：	若成功返回0，若失敗返回-1。

      

 

 

 

 

 

 

 

 線程屬性guardsize控制着線程棧末尾之後以避免棧溢出的擴展內存大小。這個屬性默認設置爲PAGESIZE個字節。可以把guardsize線程屬性設爲0，從而不允許屬性的這種特徵行爲發生：在這種情況下不會提供警戒緩存區。同樣地，如果對線程屬性stackaddr作了修改，系統就會假設我們會自己管理棧，並使警戒棧緩衝區機制無效，等同於把guardsize線程屬性設爲0。