【Linux】线程库

一、线程库管理

tid其实是一个地址 

void* start(void* args)
{const char* name = (const char *)args;while(true){printf("我是新线程 %s ，我的地址：0x%lx\n",name,pthread_self());sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid1;pthread_create(&tid1,nullptr,start,(void*)"thread-1");printf("我是主线程，我的地址：0x%lx\n",pthread_self());void* ret = nullptr;pthread_join(tid1,&ret);return 0;
}

zxw@hcss-ecs-cc58:~/linux_-ubuntu/class/lesson7$ ./mythread 
我是主线程，我的地址：0x7f9dbdc333c0
我是新线程 thread-1 ，我的地址：0x7f9dbdc2f640
我是新线程 thread-1 ，我的地址：0x7f9dbdc2f640
我是新线程 thread-1 ，我的地址：0x7f9dbdc2f640

首先，我们知道pthread. h不是操作系统的接口，而是原生线程库。那么用户创建的线程，操作系统无法管理，则需要线程库来进行管理。他从系统中获取轻量级进程相关属性，从用户中也获取一些属性，这样就先描述起来了，再通过数据结构将线程组织起来，就将线程管理好了。

那么线程库如何管理呢，在哪管理呢？  

在进程地址空间中，通过 mmap （共享区）加载了动态库，我们使用的 pthread 库就在该区域。pthread 库会管理进程中的每一个线程，它使用一系列的数据结构（如线程控制块）来组织和维护线程的相关信息。

每个线程还拥有独立的栈空间，主线程的栈由操作系统在进程启动时自动创建，位于进程地址空间的默认栈区；而通过 pthread_create 创建的其他线程，其栈空间默认由操作系统在进程地址空间的线程私有区域进行分配。

当调用 pthread 相关函数时，实际上是对 pthread 库所管理的这些数据结构进行访问和操作，从而实现对线程的创建、同步、销毁等管理功能。

那么现在，我们也可以理解 pthread_t tid 是什么了，他不就是每一个线程在进程地址空间的起始地址嘛，我们pthread_create 对tid进行写入，因为需要创建对应的数据结构，找到起始地址，然后返回，后续用户要继续对线程进行控制，等待啊，终止啊，分离啊，取消啊。都需要传入tid，也就是能找到在进程地址空间的位置后，才可以处理。

二、线程的局部存储 

int g_val = 100;void *TreadFun(void *arg)
{while (1){cout << "我是一个新线程,g_val: " << g_val << ",&g_val: " << &g_val << endl;g_val++;sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, TreadFun, (void *)"Thread 1");while (1){cout << "我是一个主线程,g_val: " << g_val << ",&g_val: " << &g_val << endl;sleep(1);}pthread_join(tid,nullptr);
}

zxw@hcss-ecs-cc58:~/linux_-ubuntu/class/lesson7/Pthread$ ./testThread 
我是一个主线程,g_val: 100,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个新线程,g_val: 100,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个主线程,g_val: 101,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个新线程,g_val: 101,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个主线程,g_val: 102,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个新线程,g_val: 102,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个主线程,g_val: 103,&g_val: 0x55a1a3616014
我是一个新线程,g_val: 103,&g_val: 0x55a1a3616014

如果我们给全局变量前添加上__thread，GCC/G++编译器提供的一个扩展，用于声明线程局部存储变量。 

__thread int g_val = 100;

重新执行程序，发现地址发生改变

我是一个主线程,g_val: 100,&g_val: 0x7f8c2a39b3bc
我是一个新线程,g_val: 102,&g_val: 0x7f8c2a39763c
我是一个主线程,g_val: 100,&g_val: 0x7f8c2a39b3bc
我是一个新线程,g_val: 103,&g_val: 0x7f8c2a39763c
我是一个主线程,g_val: 100,&g_val: 0x7f8c2a39b3bc
我是一个新线程,g_val: 104,&g_val: 0x7f8c2a39763c

因为我们添加的__thread 会在G++编译时，给每个线程的局部存储空间里将变量拷贝进程，私有一份，于是每个线程自己管理自己的那一份资源。 

__thread只能修饰内置类型，如string这种数据结构和自定义类型无法处理。

 三、线程封装 

#ifndef _THREAD_HPP__
#define _THREAD_HPP__
#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <cstdio>
using namespace std;namespace MyThread
{template <typename T>using func_t = function<void(T)>;static int number = 1;enum TSTATUS{NEW,RUNNING,STOP};template <typename T>class Thread{private:// 成员方法！ void* Routinue(Thread* this,void* args)static void *Routinue(void *args){Thread<T> *t = (Thread<T> *)args;t->_status = TSTATUS::RUNNING;t->_func(t->_data);return nullptr;}void EnableDetach(){_joinable = false;}public:Thread(func_t<T> func, T data) : _func(func), _status(TSTATUS::NEW), _joinable(true), _data(data){_name = "Thread-" + to_string(number++);_pid = getpid();}bool Start(){if (_status != TSTATUS::RUNNING){int n = ::pthread_create(&_tid, nullptr, Routinue, this);if (n != 0)return false;return true;}return false;}bool Stop(){if (_status == TSTATUS::RUNNING){int n = ::pthread_cancel(_tid);if (n != 0)return false;return true;}return false;}bool Join(){if (_joinable){int n = ::pthread_join(_tid, nullptr);if (n != 0)return false;_status = TSTATUS::STOP;return true;}return false;}void Detach(){EnableDetach();pthread_detach(_tid);}bool IsJoinable() { return _joinable; }string Name() { return _name; }~Thread(){}private:string _name;pthread_t _tid;pid_t _pid;bool _joinable; // 是否分离，默认不是func_t<T> _func;TSTATUS _status;T _data;};}#endif