C++：pthread线程分离和线程属性

在 C++ 的多线程编程中，pthread 库提供了强大的功能来管理线程。其中，线程分离和线程属性是两个重要的概念，它们对于优化线程的行为和资源管理有着关键作用。

线程分离

1.1 什么是线程分离

在 pthread 库中，线程有两种状态：可结合（joinable）和分离（detached）。默认情况下，新创建的线程是可结合的。可结合的线程在结束时，需要其他线程调用pthread_join函数来回收其资源，否则会造成资源泄漏。而分离的线程则会在结束时自动释放资源，无需其他线程来回收。

1.2 为什么要使用线程分离

在某些场景下，我们创建的线程执行完任务后，不需要获取其返回值，也不需要关心它的结束状态，此时将线程设置为分离状态可以避免资源浪费和不必要的同步开销。例如，在一个服务器程序中，为每个客户端连接创建一个线程来处理请求，这些线程处理完请求后就可以自动释放资源，不需要主线程逐个等待它们结束。

1.3 如何实现线程分离

在 pthread 库中，可以使用pthread_detach函数来将一个线程设置为分离状态。该函数的原型如下：

int pthread_detach(pthread_t thread);

thread是要设置为分离状态的线程标识符。
以下是一个简单的 C++ 代码示例，展示了如何创建一个分离的线程：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>// 线程函数
void* thread_function(void* arg) {sleep(2);std::cout << "This is a detached thread." << std::endl;return nullptr;
}int main() {pthread_t thread;// 创建线程if (pthread_create(&thread, nullptr, thread_function, nullptr)!= 0) {std::cerr << "Failed to create thread" << std::endl;return 1;}// 将线程设置为分离状态if (pthread_detach(thread)!= 0) {std::cerr << "Failed to detach thread" << std::endl;return 1;}std::cout << "Detached thread created successfully." << std::endl;// 主线程继续执行其他任务sleep(3);return 0;
}

创建了一个线程，并使用pthread_detach将其设置为分离状态。主线程在创建和分离线程后，继续执行其他任务，而分离的线程在完成任务后会自动释放资源，其他线程不能再使用 pthread_join 来等待它结束。
pthread_detach 可以在主函数调用，也可以在thread_function函数调用

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int j = 2;
void* pthread_fun(void *arg)
{//自己设置为detached状态int ret = pthread_detach(pthread_self());while(j--){cout << " in pthread_task" << endl;cout << *(int*)arg << endl;sleep(1);}// 线程返回一个整数值int* result = new int(42);return static_cast<void*>(result);//pthread_exit(reinterpret_cast<void*>(result));}int main()
{int ret = 0;pthread_t tid = 0;int argsend = 99;int i = 3;ret  = pthread_create(&tid, NULL, pthread_fun, &argsend);if(ret != 0){cout << " pthread_create error" << endl;return -1;}while(i--){cout << "pthread _create success" << endl;sleep(2);}return 0;
}

线程属性

2.1 线程属性概述

线程属性定义了线程的一些特性，如栈大小、调度策略、优先级等。通过设置线程属性，可以根据具体的应用需求来优化线程的行为。在 pthread 库中，使用pthread_attr_t类型来表示线程属性。

2.2 常见的线程属性

栈大小：线程的栈用于存储局部变量、函数调用信息等。可以通过pthread_attr_setstacksize函数来设置线程的栈大小。

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
size_t stack_size = 1024 * 1024; // 1MB栈大小
pthread_attr_setstacksize(&attr, stack_size);

调度策略：pthread 库支持多种调度策略，如 SCHED_OTHER（普通调度策略）、SCHED_FIFO（先进先出调度策略）、SCHED_RR（时间片轮转调度策略）。可以使用pthread_attr_setschedpolicy函数来设置调度策略。

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR);

优先级：线程的优先级决定了它在 CPU 竞争中的优先级。可以通过pthread_attr_setschedparam函数来设置线程的优先级。

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
struct sched_param param;
param.sched_priority = 50; // 设置优先级
pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);

2.3 使用线程属性创建线程

在创建线程时，可以将设置好的线程属性作为参数传递给pthread_create函数。

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>// 线程函数
void* thread_function(void* arg) {std::cout << "Thread is running." << std::endl;return nullptr;
}int main() {pthread_t thread;pthread_attr_t attr;// 初始化线程属性pthread_attr_init(&attr);// 设置栈大小为2MBsize_t stack_size = 2 * 1024 * 1024;pthread_attr_setstacksize(&attr, stack_size);// 设置调度策略为时间片轮转pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_RR);// 设置优先级struct sched_param param;param.sched_priority = 50;pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);// 使用设置好的属性创建线程if (pthread_create(&thread, &attr, thread_function, nullptr)!= 0) {std::cerr << "Failed to create thread" << std::endl;return 1;}// 等待线程结束if (pthread_join(thread, nullptr)!= 0) {std::cerr << "Failed to join thread" << std::endl;return 1;}// 销毁线程属性pthread_attr_destroy(&attr);return 0;
}

首先初始化了线程属性，然后设置了栈大小、调度策略和优先级，最后使用这些属性创建了一个线程

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int j = 2;
void* pthread_fun(void *arg)
{//自己设置为detached状态//int ret = pthread_detach(pthread_self());while(j--){cout << " in pthread_task" << endl;cout << *(int*)arg << endl;sleep(1);}// 线程返回一个整数值int* result = new int(42);return static_cast<void*>(result);//pthread_exit(reinterpret_cast<void*>(result));}int main()
{int ret = 0;pthread_t tid = 0;int argsend = 99;int i = 3;pthread_attr_t attr;// 初始化线程属性pthread_attr_init(&attr);ret  = pthread_create(&tid, NULL, pthread_fun, &argsend);if(ret != 0){cout << " pthread_create error" << endl;return -1;}sched_param param;// 获取线程属性中的调度参数if (pthread_attr_getschedparam(&attr, &param) != 0) {std::cerr << "Failed to get scheduling parameters." << std::endl;return 1;}// 打印调度参数中的优先级std::cout << "Scheduling priority: " << param.sched_priority << std::endl;// 设置线程属性的分离状态为分离ret = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);if (ret != 0) {cerr << "Failed to set detach state." << endl;return -1;}while(i--){cout << "pthread _create success" << endl;sleep(2);}int detachstate;// 获取线程属性的分离状态if (pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate) != 0) {std::cerr << "Failed to get detach state." << std::endl;// 销毁线程属性对象pthread_attr_destroy(&attr);return 1;}// 根据分离状态输出相应信息if (detachstate == PTHREAD_CREATE_JOINABLE) {std::cout << "Thread is joinable." << std::endl;} else if (detachstate == PTHREAD_CREATE_DETACHED) {std::cout << "Thread is detached." << std::endl;} else {std::cout << "Unknown detach state." << std::endl;}// 销毁线程属性pthread_attr_destroy(&attr);return 0;
}

pthread_attr_getdetachstate(&attr, &detachstate) 用于获取线程属性对象 attr 中设置的分离状态。它查询的是线程属性对象的配置信息，而不是pthread_detach线程实际运行时的分离状态。

线程分离和线程属性是 pthread 库中非常实用的功能。通过合理使用线程分离，可以避免资源浪费和同步开销；而灵活设置线程属性，则可以根据应用需求优化线程的行为。