线程创建时手动设置属性

前言(先看)

注意,一般创建线程的时候很少需要手动设置属性,大多数情况下,使用默认的线程属性已经足够满足程序的需求,所以这篇文章中讲到的内容简单了解一下就行。很少情况下需要我们手动设置属性

pthread_create 线程创建回顾

之前在文章Linux中线程创建,线程退出,线程接合-优快云博客中,我们已经了解到了可以通过pthread_create函数来创建线程,当时pthread_create函数的接口为:

函数原型

int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);

参数

  • thread: 一个指向 pthread_t 类型变量的指针,用于存储新创建线程的 ID。
  • attr: 一个指向 pthread_attr_t 类型变量的指针,用于设置新线程的属性。如果设置为 NULL,则使用默认属性。通常我们设置成NULL就行
  • start_routine: 一个函数指针,表示新线程要执行的函数。该函数必须接受一个 void * 类型的参数,并返回一个 void * 类型的值。
  • arg: 一个指向 void * 类型变量的指针,表示传递给 start_routine 线程函数的参数。如果我们不需要传递任何数据给线程函数,完全可以将它设置为 NULL

返回值

  • 成功: 返回 0。
  • 失败: 返回一个非零的错误码,表示创建线程失败的原因。

之前我们使用pthread_create创建线程的时候,attr参数都是设置成NULL,使用的默认的属性。大多数情况下,使用默认的线程属性已经足够满足程序的需求。POSIX 线程库(pthread)提供了一组默认属性,适用于一般的多线程应用。这些默认属性包括:

  • 线程栈大小:默认的线程栈大小通常足够大,可以满足大多数函数的调用和局部变量的使用。
  • 调度策略:默认的调度策略通常是“先来先服务”(FIFO)或“轮转调度”(RR),适用于一般的任务调度。
  • 线程优先级:默认的线程优先级通常为 0,表示普通优先级。
  • 线程分离状态:默认情况下,线程是非分离状态,需要使用 pthread_join 函数等待线程结束并回收资源。

在某些特殊情况下,我们可能需要手动设置线程属性,以满足特定的需求:

  • 栈空间不足: 递归调用频繁或局部变量过多时,需增大线程栈
  • 调度有特需: 任务需实时性等特殊调度要求时,需设特定调度策略
  • 任务分轻重缓急: 需区分任务优先级时,可设线程优先级
  • 线程自动回收: 线程结束后希望自动释放资源时,可设为分离状态

设定属性创建线程流程

简述如何手动设置线程属性

  1. 初始化线程属性结构体:使用 pthread_attr_init 函数初始化一个 pthread_attr_t 类型的变量,用于存储线程属性。

  2. 设置线程属性:使用 pthread_attr_setstacksizepthread_attr_setschedpolicypthread_attr_setschedparampthread_attr_setdetachstate 等函数设置线程的栈大小、调度策略、优先级、分离状态等属性。

  3. 创建线程:在调用 pthread_create 函数创建线程时,将设置好的线程属性结构体作为参数传递给函数。

  4. 销毁线程属性结构体:使用 pthread_attr_destroy 函数销毁不再使用的线程属性结构体。

由于线程属性众多,因此需要的时候不直接设置,而是先将它们置入一个统一的属性变量中(变量类型为 pthread_attr_t 类型),然后再以此创建线程。属性变量是一种内置数据类型,我们先来简单看一下pthread_attr_t 中包含哪些字段。(这些字段很浅很浅看一下就行

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(竞争范围)
    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;

1.初始化线程的属性结构体

需要用 pthread_attr_init 函数接口专门进行初始化

函数作用pthread_attr_init 函数的作用是pthread_attr_t 结构体内部的各个字段设置为系统默认值

函数原型int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);

参数介绍

pthread_attr_t *attr:指向 pthread_attr_t 类型变量的指针,用于存储线程属性。

2. 设置线程属性

由于这里属性众多,对应的函数接口也多,所以这里我只是将各个接口的名字和功能列出来,具体API如何使用需要的朋友可以自行去网上查阅。

这里我推荐一篇文章,里面讲的蛮详细:

【Linux C | 多线程编程】线程的创建、线程ID、线程属性_linux创建线程-优快云博客

3. 创建线程

使用的函数是之前介绍过的pthread_create。只不过这里因为手动设置创建线程的属性的话函数的第二个参数不为NULL了。

int pthread_create(pthread_t *thread,
                   const pthread_attr_t *attr,
                   void *(*start_routine) (void *),
                   void *arg);

 对了,这里说点题外话,就是这里我发现在linux中给我们提供的有关内核的各种函数API接口,很多都是指针类型,比如pthread_create函数的第二个参数就是一个pthread_attr_t *指针类型,选择指针传递参数可以有效地避免传递参数时候多余的拷贝复制,同时有的时候调用的函数内部想要送出一些信息来给到函数外部,这个时候函数外传入一个指针类型参数,系统函数内可以对其进行设置,函数外就可以接收到对应的信息

4. 销毁线程属性结构体

需要用 pthread_attr_destroy 函数接口专门进行销毁

函数作用:销毁一个不再使用的 pthread_attr_t 结构体,释放其占用的资源,避免内存泄漏和其他错误

函数原型int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);

参数介绍

pthread_attr_t *attr:指向 pthread_attr_t 类型变量的指针,该变量存储了线程属性。

自定属性创建线程代码示例

下面这个例子中使用自定义属性创建了一个线程,使用的自定义属性主要设置了分离状态。

detachstate:分离状态

  • PTHREAD_CREATE_JOINABLE(默认值):线程执行完函数后不会自行释放资源;
  • PTHREAD_CANCEL_DEFERRED:线程执行完函数后,会自行终止并释放占用的资源。

系统提供两个函数获取、设置分离状态。另外,pthread_detach函数也可以设置线程分离(前面的文章中我们介绍过)。

  • int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t * attr,int * detachstate);
  • int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *sttr,int detachstate);

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void* thread_function(void* arg) {
    // ...
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread_id;//用来保存创建好的线程的id号
    pthread_attr_t attr;

    // 初始化线程属性结构体
    rc = pthread_attr_init(&attr);


    // 设置线程为分离状态
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);


    // 创建线程,并将设置好的线程属性传递给函数
    rc = pthread_create(&thread_id, &attr, thread_function, NULL);
 

    // 销毁线程属性结构体
    pthread_attr_destroy(&attr);

    // 由于线程是分离状态,所以不需要调用 pthread_join
    // ...

    return 0;
}

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