前言

在本篇文章當(dāng)中講主要給大家介紹 pthread 并發(fā)編程當(dāng)中關(guān)于線程的基礎(chǔ)概念，并且深入剖析進(jìn)程的相關(guān)屬性和設(shè)置，以及線程在內(nèi)存當(dāng)中的布局形式，幫助大家深刻理解線程。

深入理解 pthread_create

基礎(chǔ)例子介紹

在深入解析 pthread_create 之前，我們先用一個簡單的例子簡單的認(rèn)識一下 pthread，我們使用 pthread 創(chuàng)建一個線程并且打印 Hello world 字符串。

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

void*?func(void*?arg)?{
??printf("Hello?World?from?tid?=?%ld\n",?pthread_self());?//?pthread_self?返回當(dāng)前調(diào)用這個函數(shù)的線程的線程?id
??return?NULL;
}

int?main()?{

??pthread_t?t;?//?定義一個線程
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?NULL);?//?創(chuàng)建線程并且執(zhí)行函數(shù)?func?

??//?wait?unit?thread?t?finished
??pthread_join(t,?NULL);?//?主線程等待線程?t?執(zhí)行完成然后主線程才繼續(xù)往下執(zhí)行

??printf("thread?t?has?finished\n");
??return?0;
}

編譯上述程序：

clang?helloworld.c?-o?helloworld.out?-lpthread
或者
gcc?helloworld.c?-o?helloworld.out?-lpthread

在上面的代碼當(dāng)中主線程（可以認(rèn)為是執(zhí)行主函數(shù)的線程）首先定義一個線程，然后創(chuàng)建線程并且執(zhí)行函數(shù) func ，當(dāng)創(chuàng)建完成之后，主線程使用 pthread_join 阻塞自己，直到等待線程 t 執(zhí)行完成之后主線程才會繼續(xù)往下執(zhí)行。

我們現(xiàn)在仔細(xì)分析一下 pthread_create 的函數(shù)簽名，并且對他的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析：

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

• 參數(shù) thread 是一個類型為 pthread_t 的指針對象，將這個對象會在 pthread_create 內(nèi)部會被賦值為存放線程 id 的地址，在后文當(dāng)中我們將使用一個例子仔細(xì)的介紹這個參數(shù)的含義。
• 參數(shù) attr 是一個類型為 pthread_attr_t 的指針對象，我們可以在這個對象當(dāng)中設(shè)置線程的各種屬性，比如說線程取消的狀態(tài)和類別，線程使用的棧的大小以及棧的初始位置等等，在后文當(dāng)中我們將詳細(xì)介紹這個屬性的使用方法，當(dāng)這個屬性為 NULL 的時候，使用默認(rèn)的屬性值。
• 參數(shù) start_routine 是一個返回類型為 void* 參數(shù)類型為 void* 的函數(shù)指針，指向線程需要執(zhí)行的函數(shù)，線程執(zhí)行完成這個函數(shù)之后線程就會退出。
• 參數(shù) arg ，傳遞給函數(shù) start_routine 的一個參數(shù)，在上一條當(dāng)中我們提到了 start_routine 有一個參數(shù)，是一個 void 類型的指針，這個參數(shù)也是一個 void 類型的指針，在后文當(dāng)中我們使用一個例子說明這個參數(shù)的使用方法。

深入理解參數(shù) thread

在下面的例子當(dāng)中我們將使用 pthread_self 得到線程的 id ，并且通過保存線程 id 的地址的變量 t 得到線程的 id ，對兩個得到的結(jié)果進(jìn)行比較。

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

void*?func(void*?arg)?{

??printf("線程自己打印線程\tid?=?%ld\n",?pthread_self());

??return?NULL;
}

int?main()?{

??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?NULL);
??printf("主線程打印線程?t?的線程?id?=?%ld\n",?*(long*)(&t));
??pthread_join(t,?NULL);
??return?0;
}

上面程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

根據(jù)上面程序打印的結(jié)果我們可以知道，變量 pthread_t t 保存的就是線程 id 的地址， 參數(shù) t 和線程 id 之間的關(guān)系如下所示：

在上面的代碼當(dāng)中我們首先對 t 取地址，然后將其轉(zhuǎn)化為一個 long 類型的指針，然后解引用就可以得到對應(yīng)地址的值了，也就是線程的ID。

深入理解參數(shù) arg

在下面的程序當(dāng)中我們定義了一個結(jié)構(gòu)體用于保存一些字符出的信息，然后創(chuàng)建一個這個結(jié)構(gòu)體的對象，將這個對象的指針作為參數(shù)傳遞給線程要執(zhí)行的函數(shù)，并且在線程內(nèi)部打印字符串當(dāng)中的內(nèi)容。

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<malloc.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<string.h>


typedef?struct?info?{
??char?s[1024];?//?保存字符信息
??int??size;????//?保存字符串的長度
}info_t;

static
void*?func(void*?arg)?{
??info_t*?in?=?(info_t*)arg;
??in->s[in->size]?=?'\0';
??printf("string?in?arg?=?%s\n",?in->s);
??return?NULL;
}

int?main()?{

??info_t*?in?=?malloc(sizeof(info_t));?//?申請內(nèi)存空間
??//?保存?HelloWorld?這個字符串?并且設(shè)置字符串的長度
??in->s[0]?=?'H';
??in->s[1]?=?'e';
??in->s[2]?=?'l';
??in->s[3]?=?'l';
??in->s[4]?=?'o';
??in->s[5]?=?'W';
??in->s[6]?=?'o';
??in->s[7]?=?'r';
??in->s[8]?=?'l';
??in->s[9]?=?'d';
??in->size?=?10;
??pthread_t?t;?????????//?將?in?作為參數(shù)傳遞給函數(shù)?func
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?(void*)in);?
??pthread_join(t,?NULL);
??free(in);?//?釋放內(nèi)存空間
??return?0;
}

上面程序的執(zhí)行結(jié)果如下所示：

可以看到函數(shù)參數(shù)已經(jīng)做到了正確傳遞。

深入理解參數(shù) attr

在深入介紹參數(shù) attr 前，我們首先需要了解一下程序的內(nèi)存布局，在64位操作系統(tǒng)當(dāng)中程序的虛擬內(nèi)存布局大致如下所示，從下往上依次為：只讀數(shù)據(jù)/代碼區(qū)、可讀可寫數(shù)據(jù)段、堆區(qū)、共享庫的映射區(qū)、程序棧區(qū)以及內(nèi)核內(nèi)存區(qū)域。我們程序執(zhí)行的區(qū)域就是在棧區(qū)。

根據(jù)上面的虛擬內(nèi)存布局示意圖，我們將其簡化一下得到單個線程的執(zhí)行流和大致的內(nèi)存布局如下所示（程序執(zhí)行的時候有他的棧幀以及寄存器現(xiàn)場，圖中將寄存器也做出了標(biāo)識）：

程序執(zhí)行的時候當(dāng)我們進(jìn)行函數(shù)調(diào)用的時候函數(shù)的棧幀就會從上往下生長，我們現(xiàn)在進(jìn)行一下測試，看看程序的棧幀最大能夠達(dá)到多少。

#include?<stdio.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<unistd.h>
int?times?=?1;

void*?func(void*?arg)?{
??char?s[1?<<?20];?//?申請?1MB?內(nèi)存空間（分配在?？臻g上）
??printf("times?=?%d\n",?times);
??times++;
??func(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{

??func(NULL);
??return?0;
}

上述程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上面的程序我們可以看到在第 8 次申請棧內(nèi)存的時候遇到了段錯誤，因此可以判斷?？臻g大小在 8MB 左右，事實(shí)上我們可以查看 linux 操作系統(tǒng)上，棧內(nèi)存的指定大?。?/p>

事實(shí)上在 linux 操作系統(tǒng)當(dāng)中程序的棧空間的大小默認(rèn)最大為 8 MB。

現(xiàn)在我們來測試一下，當(dāng)我們創(chuàng)建一個線程的時候，線程的棧的大小大概是多少：

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<unistd.h>
int?times?=?1;

void*?func(void*?arg)?{
??printf("times?=?%d\n",?times);
??times++;
??char?s[1?<<?20];?//?申請?1MB?內(nèi)存空間（分配在?？臻g上）
??func(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{

??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??return?0;
}

上面的程序執(zhí)行結(jié)果如下圖所示，可以看到當(dāng)我們創(chuàng)建一個線程的時候棧的最大的大小也是 8MB。

設(shè)置線程棧空間的大小

現(xiàn)在如果我們有一個需求，需要的?？臻g大于 8MB，我們應(yīng)該怎么辦呢？這就是我們所需要談到的 attr，這個變量是一個 pthread_attr_t 對象，這個對象的主要作用就是用于設(shè)置線程的各種屬性的，其中就包括線程的棧的大小，在下面的程序當(dāng)中我們將線程的?？臻g的大小設(shè)置成 24MB，并且使用程序進(jìn)行測試。

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

#define?MiB?*?1?<<?20

int?times?=?0;
void*?stack_overflow(void*?args)?{
??printf("times?=?%d\n",?++times);
??char?s[1?<<?20];?//?1?MiB
??stack_overflow(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{
??pthread_attr_t?attr;
??pthread_attr_init(&attr);?//?對變量?attr?進(jìn)行初始化操作
??pthread_attr_setstacksize(&attr,?24?MiB);?//?設(shè)置棧幀大小為?24?MiB?這里使用了一個小的?trick?大家可以看一下?MiB?的宏定義
??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?&attr,?stack_overflow,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??pthread_attr_destroy(&attr);?//?釋放線程屬性的相關(guān)資源
??return?0;
}

上面的程序執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上面程序的執(zhí)行結(jié)果來看我們設(shè)置的 24 MB 的?？臻g大小起到了效果，我們可以通過線程的遞歸次數(shù)可以看出來我們確實(shí)申請了那么大的空間。在上面的程序當(dāng)中我們對屬性的操作如下，這也是對屬性操作的一般流程：

• 使用 pthread_attr_init 對屬性變量進(jìn)行初始化操作。
• 使用各種各樣的函數(shù)對屬性 attr 進(jìn)行操作，比如 pthread_attr_setstacksize，這個函數(shù)的作用就是用于設(shè)置線程的?？臻g的大小。
• 使用 pthread_attr_destroy 釋放線程屬性相關(guān)的系統(tǒng)資源。

自己為線程的棧申請空間

在上一小節(jié)當(dāng)中我們通過函數(shù) pthread_attr_setstacksize 給?？臻g設(shè)置了新的大小，并且使用程序檢查驗(yàn)證了新設(shè)置的?？臻g大小，在這一小節(jié)當(dāng)中我們將介紹使用我們自己申請的內(nèi)存空間也可以當(dāng)作線程的棧使用。我們將使用兩種方法取驗(yàn)證這一點(diǎn)：

• 使用 malloc 函數(shù)申請內(nèi)存空間，這部分空間主要在堆當(dāng)中。
• 使用 mmap 系統(tǒng)調(diào)用在共享庫的映射區(qū)申請內(nèi)存空間。

使用 malloc 函數(shù)申請內(nèi)存空間

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

#define?MiB?*?1?<<?20

int?times?=?0;
static
void*?stack_overflow(void*?args)?{
??printf("times?=?%d\n",?++times);
??char?s[1?<<?20];?//?1?MiB
??stack_overflow(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{
??pthread_attr_t?attr;
??pthread_attr_init(&attr);
??void*?stack?=?malloc(2?MiB);?//?使用?malloc?函數(shù)申請內(nèi)存空間?申請的空間大小為?2?MiB?
??pthread_t?t;
??pthread_attr_setstack(&attr,?stack,?2?MiB);?//?使用屬性設(shè)置函數(shù)設(shè)置棧的位置?棧的最低地址為?stack?棧的大小等于?2?MiB?
??pthread_create(&t,?&attr,?stack_overflow,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??pthread_attr_destroy(&attr);?//?釋放系統(tǒng)資源
??free(stack);?//?釋放堆空間
??return?0;
}

上述程序的執(zhí)行結(jié)果如下圖所示：

從上面的執(zhí)行結(jié)果可以看出來我們設(shè)置的棧空間的大小為 2MB 成功了。在上面的程序當(dāng)中我們主要使用 pthread_attr_setstack 函數(shù)設(shè)置棧的低地址和棧空間的大小。我們申請的內(nèi)存空間內(nèi)存布局大致如下圖所示：

使用 mmap 申請內(nèi)存作為?？臻g

#define?_GNU_SOURCE
#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<sys/mman.h>

#define?MiB?*?1?<<?20
#define?STACK_SIZE?2?MiB

int?times?=?0;

static
void*?stack_overflow(void*?args)?{
??printf("times?=?%d\n",?++times);
??char?s[1?<<?20];?//?1?MiB
??stack_overflow(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{
??pthread_attr_t?attr;
??pthread_attr_init(&attr);
??void*?stack?=?mmap(NULL,?STACK_SIZE,?PROT_READ?|?PROT_WRITE,
????????????????MAP_PRIVATE?|?MAP_ANONYMOUS?|?MAP_STACK,?-1,?0);
??if?(stack?==?MAP_FAILED)
??????perror("mapped?error:");
??pthread_t?t;
??pthread_attr_setstack(&attr,?stack,?STACK_SIZE);
??pthread_create(&t,?&attr,?stack_overflow,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??pthread_attr_destroy(&attr);
??free(stack);
??return?0;
}

在上面的程序當(dāng)中我們使用 mmap 系統(tǒng)調(diào)用在共享庫空間申請了一段內(nèi)存空間，并且將其做為?？臻g，我們在這里就不將程序執(zhí)行的結(jié)果放出來了，上面整個程序和前面的程序相差不大，只是在申請內(nèi)存方面發(fā)生了變化，總體的方向是不變的。

根據(jù)前面知識的學(xué)習(xí)，我們可以知道多個線程可以共享同一個進(jìn)程虛擬地址空間，我們只需要給每個線程申請一個棧空間讓線程執(zhí)行起來就行，基于此我們可以知道多個線程的執(zhí)行流和大致的內(nèi)存布局如下圖所示：

在上圖當(dāng)中不同的線程擁有不同的棧空間和每個線程自己的寄存器現(xiàn)場，正如上圖所示，?？臻g可以是在堆區(qū)也可以是在共享庫的映射區(qū)域，只需要給線程提供?？臻g即可。

深入理解線程的狀態(tài)

在 pthread 當(dāng)中給我們提供了一個函數(shù) pthread_cancel 可以取消一個正在執(zhí)行的線程，取消正在執(zhí)行的線程之后會將線程的退出狀態(tài)（返回值）設(shè)置成宏定義 PTHREAD_CANCELED 。我們使用下面的例子去理解一下線程取消的過程：

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

void*?task(void*?arg)?{

?while(1)?{
????pthread_testcancel();?//?測試是否被取消執(zhí)行了
??}
??return?NULL;
}

int?main()?{

??void*?res;
??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?NULL,?task,?NULL);
??int?s?=?pthread_cancel(t);?//?取消函數(shù)的執(zhí)行
??if(s?!=?0)
????fprintf(stderr,?"cancel?failed\n");
??pthread_join(t,?&res);
??assert(res?==?PTHREAD_CANCELED);
??return?0;
}

在上面的程序當(dāng)中我們在主線程當(dāng)中使用函數(shù) pthread_cancel 函數(shù)取消線程的執(zhí)行，編譯執(zhí)行上面的程序是可以通過的，也就是說程序正確執(zhí)行了，而且 assert 也通過了。我們先不仔細(xì)去分析上面的代碼的執(zhí)行流和函數(shù)的意義。我們先需要了解一個線程的基本特性。

與線程取消執(zhí)行相關(guān)的一共有兩個屬性，分別是：

1.取消執(zhí)行的狀態(tài)，線程的取消執(zhí)行的狀態(tài)一共有兩個：

• PTHREAD_CANCEL_ENABLE：這個狀態(tài)表示這個線程是可以取消的，也是線程創(chuàng)建時候的默認(rèn)狀態(tài)。
• PTHREAD_CANCEL_DISABLE：這個狀態(tài)表示線程是不能夠取消的，如果有一個線程發(fā)送了一個取消請求，那么這個發(fā)送取消消息的線程將會被阻塞直到線程的取消狀態(tài)變成 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 。

2.取消執(zhí)行的類型，取消線程執(zhí)行的類型也有兩種：

• PTHREAD_CANCEL_DEFERRED：當(dāng)一個線程的取消狀態(tài)是這個的時候，線程的取消就會被延遲執(zhí)行，知道線程調(diào)用一個是取消點(diǎn)的（cancellation point）函數(shù)，比如 sleep 和 pthread_testcancel ，所有的線程的默認(rèn)取消執(zhí)行的類型就是這個類型。
• PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS：如果線程使用的是這個取消類型那么線程可以在任何時候被取消執(zhí)行，當(dāng)他接收到了一個取消信號的時候，馬上就會被取消執(zhí)行，事實(shí)上這個信號的實(shí)現(xiàn)是使用 tgkill 這個系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。

事實(shí)上我們很少回去使用 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS ，因?yàn)檫@樣殺死一個線程會導(dǎo)致線程還有很多資源沒有釋放，會給系統(tǒng)帶來很大的災(zāi)難，比如線程使用 malloc 申請的內(nèi)存空間沒有釋放，申請的鎖和信號量沒有釋放，尤其是鎖和信號量沒有釋放，很容易造成死鎖的現(xiàn)象。

有了以上的知識基礎(chǔ)我們現(xiàn)在可以來談一談前面的兩個函數(shù)了：

• pthread_cancel(t) ：是給線程 t 發(fā)送一個取消請求。
• pthread_testcancel()：這個函數(shù)是一個取消點(diǎn)，當(dāng)執(zhí)行這個函數(shù)的時候，程序就會取消執(zhí)行。

現(xiàn)在我們使用默認(rèn)的線程狀態(tài)和類型創(chuàng)建一個線程執(zhí)行死循環(huán)，看看線程是否能夠被取消掉：

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<assert.h>
#include?<unistd.h>

void*?task(void*?arg)?{
??while(1)?{
????
??}
??return?NULL;
}

int?main()?{

??void*?res;
??pthread_t?t1;
??pthread_create(&t1,?NULL,?task,?NULL);
??int?s?=?pthread_cancel(t1);
??if(s?!=?0)?//?s?==?0?mean?call?successfully
????fprintf(stderr,?"cancel?failed\n");
??pthread_join(t1,?&res);
??assert(res?==?PTHREAD_CANCELED);
??return?0;
}

在上面的代碼當(dāng)中我們啟動了一個線程不斷的去進(jìn)行進(jìn)行死循環(huán)的操作，程序的執(zhí)行結(jié)果為程序不會終止，因?yàn)橹骶€程在等待線程的結(jié)束，但是線程在進(jìn)行死循環(huán)，而且線程執(zhí)行死循環(huán)的時候沒有調(diào)用一個是取消點(diǎn)的函數(shù)，因此程序不會終止取消。

下面我們更改程序，將線程的取消類型設(shè)置為 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS ，在看看程序的執(zhí)行結(jié)果：

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<assert.h>
#include?<unistd.h>

void*?task(void*?arg)?{
??pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,?NULL);
??while(1)?{
????
??}
??return?NULL;
}

int?main()?{

??void*?res;
??pthread_t?t1;
??pthread_create(&t1,?NULL,?task,?NULL);
??int?s?=?pthread_cancel(t1);
??if(s?!=?0)?//?s?==?0?mean?call?successfully
????fprintf(stderr,?"cancel?failed\n");
??pthread_join(t1,?&res);
??assert(res?==?PTHREAD_CANCELED);
??return?0;
}

在上面的程序當(dāng)中我們在線程執(zhí)行的函數(shù)當(dāng)中使用 pthread_setcanceltype 將線程的取消類型設(shè)置成 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 這樣的話就能夠在其他線程使用 pthread_cancel 的時候就能夠立即取消線程的執(zhí)行。

int?pthread_setcanceltype(int?type,?int?*oldtype)

上方是 pthread_setcanceltype 的函數(shù)簽名，在前面的使用當(dāng)中我們只使用了第一個參數(shù)，第二個參數(shù)我們是設(shè)置成 NULL，第二個參數(shù)我們可以傳入一個 int 類型的指針，然后會在將線程的取消類型設(shè)置成 type 之前將前一個 type 拷貝到 oldtype 所指向的內(nèi)存當(dāng)中。

type: 有兩個參數(shù)：PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 和 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 。

int?pthread_setcancelstate(int?state,?int?*oldstate);

設(shè)置取消狀態(tài)的函數(shù)簽名和上一個函數(shù)簽名差不多，參數(shù)的含義也是差不多，type 表示需要設(shè)置的取消狀態(tài)，有兩個參數(shù)：PTHREAD_CANCEL_ENABLE 和 PTHREAD_CANCEL_DISABLE ，參數(shù) oldstate 是指原來的線程的取消狀態(tài)，如果你傳入一個 int 類型的指針的話就會將原來的狀態(tài)保存到指針指向的位置。

其實(shí)關(guān)于線程的一些細(xì)節(jié)還有比較多的內(nèi)容限于篇幅，在本篇文章當(dāng)中主要給大家介紹這些細(xì)節(jié)。

關(guān)于棧大小程序的一個小疑惑

在上文當(dāng)中我們使用了一個小程序去測試線程的?？臻g的大小，并且打印函數(shù) func 的調(diào)用次數(shù)，每一次調(diào)用的時候我們都會申請 1MB 大小的?？臻g變量?，F(xiàn)在我們看下面兩個程序，在下面兩個程序只有 func 函數(shù)有區(qū)別，而在 func 函數(shù)當(dāng)中主要的區(qū)別就是:

• 在第一個程序當(dāng)中是先申請內(nèi)存空間，然后再打印變量 times 的值。
• 在第二個程序當(dāng)中是先打印變量 times 的值，然后再申請內(nèi)存空間。

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<unistd.h>
int?times?=?1;

//?先申請內(nèi)存空間再打印
void*?func(void*?arg)?{
??char?s[1?<<?20];?//?申請?1MB?內(nèi)存空間（分配在?？臻g上）
??printf("times?=?%d\n",?times);
??times++;
??func(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{

??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??return?0;
}

#include?<stdio.h>
#include?<pthread.h>
#include?<stdlib.h>
#include?<sys/types.h>
#include?<unistd.h>
int?times?=?1;

//?先打印再申請內(nèi)存空間
void*?func(void*?arg)?{
??printf("times?=?%d\n",?times);
??times++;
??char?s[1?<<?20];?//?申請?1MB?內(nèi)存空間（分配在棧空間上）
??func(NULL);
??return?NULL;
}

int?main()?{

??pthread_t?t;
??pthread_create(&t,?NULL,?func,?NULL);
??pthread_join(t,?NULL);
??return?0;
}

由于上面兩個程序的輸出結(jié)果是一樣的，所以我就只放出一個程序的輸出結(jié)果了：

但是不對呀！如果是后申請內(nèi)存空間的話，程序的輸出應(yīng)該能夠打印 times = 8 啊，因?yàn)橹爸簧暾埩?7MB 的空間，我們打印 times = 8 的時候還沒有執(zhí)行到語句 char s[1 << 20]; ，那為什么也只打印到 7 呢？

出現(xiàn)上面問題的主要原因就需要看編譯器給我們編譯后的程序是如何申請內(nèi)存空間的。我們將上面的函數(shù) func 的匯編代碼展示出來：

00000000004005e0 <func>:
  4005e0:       55                      push   %rbp
  4005e1:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  4005e4:       48 81 ec 20 00 10 00    sub    $0x100020,%rsp
  4005eb:       48 8d 04 25 3c 07 40    lea    0x40073c,%rax
  4005f2:       00 
  4005f3:       48 89 7d f8             mov    %rdi,-0x8(%rbp)
  4005f7:       8b 34 25 40 10 60 00    mov    0x601040,%esi
  4005fe:       48 89 c7                mov    %rax,%rdi
  400601:       b0 00                   mov    $0x0,%al
  400603:       e8 c8 fe ff ff          callq  4004d0 <printf@plt>
  400608:       48 bf 00 00 00 00 00    movabs $0x0,%rdi
  40060f:       00 00 00 
  400612:       8b 34 25 40 10 60 00    mov    0x601040,%esi
  400619:       81 c6 01 00 00 00       add    $0x1,%esi
  40061f:       89 34 25 40 10 60 00    mov    %esi,0x601040
  400626:       89 85 ec ff ef ff       mov    %eax,-0x100014(%rbp)
  40062c:       e8 af ff ff ff          callq  4005e0 <func>
  400631:       48 bf 00 00 00 00 00    movabs $0x0,%rdi
  400638:       00 00 00 
  40063b:       48 89 85 e0 ff ef ff    mov    %rax,-0x100020(%rbp)
  400642:       48 89 f8                mov    %rdi,%rax
  400645:       48 81 c4 20 00 10 00    add    $0x100020,%rsp
  40064c:       5d                      pop    %rbp
  40064d:       c3                      retq

上面的匯編代碼是上面的程序在 x86_64 平臺下得到的，我們需要注意一行匯編指令 sub $0x100020,%rsp ，這條指令的主要作用就是將棧頂往下擴(kuò)展（棧是從上往下生長的）1 MB 字節(jié)（實(shí)際上稍微比 1MB 大一點(diǎn)，因?yàn)檫€有其他操作需要一些?？臻g），事實(shí)上就是給變量 s 申請 1MB 的棧空間。

好了，看到這里就破案了，原來編譯器申請?？臻g的方式是將棧頂寄存器 rsp ，往虛擬地址空間往下移動，而編譯器在函數(shù)執(zhí)行剛開始的時候就申請了這么大的空間，因此不管是先申請空間再打印，還是先打印再申請空間，在程序被編譯成匯編指令之后，函數(shù) func 在函數(shù)剛開始就申請了對應(yīng)的空間，因此才出現(xiàn)了都只打印到 times = 7 。

總結(jié)

在本篇文章當(dāng)中主要給大家介紹了線程的基本元素和一些狀態(tài)，還重點(diǎn)介紹了各種與線程相關(guān)屬性的函數(shù)，主要使用的各種函數(shù)如下：

• pthread_create，用與創(chuàng)建線程
• pthread_attr_init，初始話線程的基本屬性。
• pthread_attr_destroy，釋放屬性相關(guān)資源。
• pthread_join，用于等待線程執(zhí)行完成。
• pthread_attr_setstacksize，用于設(shè)置線程執(zhí)行棧的大小。
• pthread_attr_setstack，設(shè)置線程執(zhí)行棧的棧頂和棧的大小。
• pthread_testcancel，用于檢測線程是否被取消了，是一個取消點(diǎn)。
• pthread_cancel，取消一個線程的執(zhí)行。

以上就是Pthread并發(fā)編程之線程基本元素和狀態(tài)的剖析的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Pthread線程元素 狀態(tài)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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