同一进程中的线程究竟共享哪些资源

本文介绍了线程在共享进程资源的同时,如何通过线程ID、寄存器组值、堆栈、错误返回码、信号屏蔽码及优先级等特性实现并发执行。这些特性确保了线程间的独立性和正确性。

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线程共享的环境包括:进程代码段、进程的公有数据(利用这些共享的数据,线程很容易的实现相互之间的通讯)、进程打开的文件描述符、信号的处理器、进程的当前目录和进程用户ID与进程组ID。
    进程拥有这许多共性的同时,还拥有自己的个性。有了这些个性,线程才能实现并发性。这些个性包括:

    1.线程ID
      每个线程都有自己的线程ID,这个ID在本进程中是唯一的。进程用此来标
   识线程。
    2.寄存器组的值
       由于线程间是并发运行的,每个线程有自己不同的运行线索,当从一个线
   程切换到另一个线程上时,必须将原有的线程的寄存器集合的状态保存,以便
   将来该线程在被重新切换到时能得以恢复。
    3.线程的堆栈
       堆栈是保证线程独立运行所必须的。
       线程函数可以调用函数,而被调用函数中又是可以层层嵌套的,所以线程
   必须拥有自己的函数堆栈,使得函数调用可以正常执行,不受其他线程的影
   响。

    4.错误返回码
       由于同一个进程中有很多个线程在同时运行,可能某个线程进行系统调用
   后设置了errno值,而在该线程还没有处理这个错误,另外一个线程就在此时
   被调度器投入运行,这样错误值就有可能被修改。
       所以,不同的线程应该拥有自己的错误返回码变量。

    5.线程的信号屏蔽码
       由于每个线程所感兴趣的信号不同,所以线程的信号屏蔽码应该由线程自
   己管理。但所有的线程都共享同样的信号处理器。

    6.线程的优先级
       由于线程需要像进程那样能够被调度,那么就必须要有可供调度使用的参
   数,这个参数就是线程的优先级。
### 线程共享进程资源的方式及原理 线程作为轻量级的执行单元,在同一进程中运行时能够共享进程所拥有的大部分资源。以下是关于线程如何共享进程资源的具体方式及其背后的原理: #### 1. **地址空间共享** 在同一进程中,所有的线程共享同一个虚拟地址空间。这意味着每个线程都可以访问属于该进程的所有全局变量、堆内存以及静态数据区[^2]。由于这些资源是由操作系统分配给整个进程而非单个线程,因此任何线程对这些资源的操作都会影响到其他线程。 #### 2. **文件描述符与信号共享** 除了内存外,线程共享进程中的打开文件描述符列表以及其他一些状态信息(如当前工作目录),这使得多个线程可以通过操作相同文件句柄来完成协作任务。同样地,对于接收到外部发送来的信号事件,通常也是由整个进程统一接收并分发至各个相关联的线程去处理[^1]。 #### 3. **I/O 资源共享** 当一个进程启动其内部若干条独立工作的线程之后,它们共同享有此进程已经建立起来的各种输入输出连接通道——比如套接字(Socket)对象或者管道(Pipe)[^4]。这种特性极大地简化了跨不同计算路径之间传递消息的过程,因为无需再额外构建新的通讯桥梁即可直接利用现有的基础设施来进行交互交流活动。 #### 4. **栈与其他私有数据分离** 尽管如此,值得注意的是虽然大多数公共资源被所有成员平等享用着,但每一个单独存在的个体仍然保留有自己的局部存储区域用于保存临时性的中间结果或者是控制流程所需的状态参数等特殊用途的信息项; 这部分则完全归属于个人独占而不允许他人干涉篡改[ ^ {3} ] 。具体来说就是每个线程都有自己专属的一份寄存器组和调用栈(call stack), 当切换上下文(context switch)发生的时候, CPU会自动保存当前正在执行的那个主体的相关配置以便稍后再恢复继续之前未竟的工作[ ^{5}]. ```c // 创建新线程时需提供入口函数指针 pthread_t thread; void* entry_function(void *arg); int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg); // 示例代码展示如何定义线程入口函数 void* my_thread_func(void* arg){ printf("Thread is running\n"); return NULL; } ``` 通过上述机制的设计安排,既保证了整体结构紧凑高效又能兼顾灵活性满足多样化需求场景下的实际应用要求。
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