89-線程屬性

一直以來建立線程的時候，都将線程屬性參數 pthread_attr_t 設定為 NULL. 通常來說這都能滿足需求。本文将簡要介紹 pthread_attr_t 中包含的屬性。

1. pthread_attr_t

pthread_create 函數其中一個參數為此類型，表示将建立指定類型的線程，通常，該類型是一個結構體，包含下面這些屬性：

Detach state: 線程的分離屬性
Scope: 線程競争域
Inherit scheduler: 排程繼承性
Scheduling policy: 排程政策
Scheduling priority: 線程優先級
Guard size: 警界緩沖區大小，預設是一個 PAGE_SIZE(4096KB)
Stack address: 棧起始位址（棧最低記憶體位址）
Stack size: 棧大小

我隻是把這些東西列出來而已，是以各位同學請不要拍磚，我知道大多數屬性你是看不懂的。

實際上，這裡大多數屬性你最好不要去更改，我們能夠使用的，一般就是線程的分離屬性，對于其它的東西，隻有在你了解了線程運作機制以及排程政策之後才能夠看的懂。

不過，下面還是簡單介紹一下不同屬性要幹什麼事吧。

2. 不同屬性的作用

2.1 Detach state

這個屬性是線程的分離屬性，它表示線程結束的時候，是否回收資源（比如它所使用的棧、線程結構體、線程過程函數的傳回值等等）。

分離屬性有兩種情況：

PTHREAD_CREATE_JOINABLE : 這種情況是預設的，表示結束的時候不回收資源，需要調用 pthread_join 函數顯式回收，這種情況我們早已經學會了。
PTHREAD_CREATE_DETACHED : 表示線程結束了，直接釋放所占用的資源，這種情況下不可再使用 pthread_join 函數去 wait 它了。

2.2 Scope

線程競争域，該屬性有兩種情況：

PTHREAD_SCOPE_SYSTEM ：表示線程和整個作業系統中的線程進行競争，比如 CPU （在排程的時候，考慮系統中所有的線程）.
PTHREAD_SCOPE_PROCESS : 表示線程隻和目前程序内的線程進行競争，比如線程排程的時候，隻考慮目前程序中的線程。

在 Linux 中，隻支援

PTHREAD_SCOPE_SYSTEM

，因為 Linux 中實作的線程，實際上就是輕量級程序。

用于設定和擷取 scope 值的函數如下：

int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr,int scope);

int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr,int *scope);

2.3 Inherit scheduler

排程繼承性，該屬性有兩種情況：

PTHREAD_INHERIT_SCHED : 繼承程序的排程政策
PTHREAD_EXPLICIT_SCHED : 不使用繼承的排程政策，而是使用自己提供的排程政策。

用于設定和擷取 inherit scheduler 值的函數如下：

int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,int *inheritsched);

int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int

2.4 Scheduling policy

排程政策，該屬性有以下幾個值：

SCHED_OTHER
SCHED_BATCH
SCHED_IDLE
SCHED_FIFO
SCHED_RR

這些排程政策可分成兩大類：

普通排程政策（或者叫非實時排程政策），主要包括 SCHED_OTHER 、 SCHED_BATCH 和 SCHED_IDLE 這三種。
實時排程政策，主要包括 SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 。

關于這些排程政策的含義，本文不詳細讨論。

用于設定和擷取 policy 值的函數如下：

int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr, int *policy);

int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr, int

2.5 Scheduling priority

排程優先級，通常該值通過下面的函數設定和擷取。

pthread_attr_setschedparm(pthread_attr_t *attr, 
  const struct sched_param *param)

pthread_attr_getschedparm(pthread_attr_t *attr, 
  struct sched_param *param)

struct sched_param {
  ...
  int sched_priority;
  ...

對于普通排程政策來說，該值隻能是 0. 對于動态優先級來說，該值的範圍是 [1,99]，但是 POSIX 規定，該範圍需要通過 sched_get_priority_min 和 sched_get_priority_max 函數來擷取。在具體實作中，最小是 32.

2.6 Guard size

警界緩沖區大小，預設是一個 PAGE_SIZE(4096KB). 用來設定和得到線程棧末尾的警戒緩沖區大小。如果線程棧運作到了警界區，就會收到信号。

可以使用下面兩個函數來對其進行設定和擷取：

int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *attr, size_t *guardsize);

int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr, size_t guardsize);

2.7 Stack address and Stack size

Stack address 表示棧起始位址（棧最低記憶體位址），一般來說在我們的 x86 或 x64 處理器上，棧都是往低位址的方向生長，是以該值一般表示棧的末尾（棧頂）。

Stack size 表示棧的大小。

可以使用下面兩個函數來對其進行設定和擷取：

int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *attr, void **stackaddr, size_t *stacksize);

int pthread_attr_setstack(pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t stacksize);

對于棧的大小，還可以使用下面的函數：

int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *attr, size_t *stacksize);

int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr, size_t stacksize);

3. 實驗

程式 threadattr 可以用來檢視線程屬性。該程式可以通過指令行傳入一個參數，表示棧大小。另外，帶參數的情況下，還會修改線程很多預設屬性。

3.1 程式清單

// threadattr.c
#define _GNU_SOURCE     /* To get pthread_getattr_np() declaration */
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>

#define handle_error_en(en, msg) \
  do { errno = en; perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0)

static void display_pthread_attr(pthread_attr_t *attr, char *prefix)
{
  int s, i;
  size_t v;
  void *stkaddr;
  struct sched_param sp;

  s = pthread_attr_getdetachstate(attr, &i);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getdetachstate");
  printf("%sDetach state        = %s\n", prefix,
      (i == PTHREAD_CREATE_DETACHED) ? "PTHREAD_CREATE_DETACHED" :
      (i == PTHREAD_CREATE_JOINABLE) ? "PTHREAD_CREATE_JOINABLE" :
      "???");

  s = pthread_attr_getscope(attr, &i);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getscope");
  printf("%sScope               = %s\n", prefix,
      (i == PTHREAD_SCOPE_SYSTEM)  ? "PTHREAD_SCOPE_SYSTEM" :
      (i == PTHREAD_SCOPE_PROCESS) ? "PTHREAD_SCOPE_PROCESS" :
      "???");

  s = pthread_attr_getinheritsched(attr, &i);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getinheritsched");
  printf("%sInherit scheduler   = %s\n", prefix,
      (i == PTHREAD_INHERIT_SCHED)  ? "PTHREAD_INHERIT_SCHED" :
      (i == PTHREAD_EXPLICIT_SCHED) ? "PTHREAD_EXPLICIT_SCHED" :
      "???");

  s = pthread_attr_getschedpolicy(attr, &i);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getschedpolicy");

  printf("%sScheduling policy   = %s\n", prefix,
             (i == SCHED_OTHER) ? "SCHED_OTHER" :
               (i == SCHED_FIFO)  ? "SCHED_FIFO" :
               (i == SCHED_RR)    ? "SCHED_RR" :
               "???");

  s = pthread_attr_getschedparam(attr, &sp);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getschedparam");
  printf("%sScheduling priority = %d\n", prefix, sp.sched_priority);

  s = pthread_attr_getguardsize(attr, &v);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getguardsize");
  printf("%sGuard size          = %d, prefix, v);

  s = pthread_attr_getstack(attr, &stkaddr, &v);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_attr_getstack");
  printf("%sStack address       = %p\n", prefix, stkaddr);
  printf("%sStack size          = 0x%x, prefix, v);
}

static void * thread_start(void *arg)
{
  int s;
  pthread_attr_t gattr;

  /* pthread_getattr_np() is a non-standard GNU extension that
   *               retrieves the attributes of the thread specified in its
   *                             first argument */

  s = pthread_getattr_np(pthread_self(), &gattr);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_getattr_np");

  printf("Thread attributes:\n");
  display_pthread_attr(&gattr, "\t");

  exit(EXIT_SUCCESS);         /* Terminate all threads */
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  pthread_t thr;
  pthread_attr_t attr;
  pthread_attr_t *attrp;      /* NULL or &attr */
  int s;

  attrp = NULL;

  /* If a command-line argument was supplied, use it to set the
   * stack-size attribute and set a few other thread attributes,
   * and set attrp pointing to thread attributes object */

  if (argc > 1) {
    int stack_size;
    void *sp;

    attrp = &attr;

    s = pthread_attr_init(&attr);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "pthread_attr_init");

    s = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "pthread_attr_setdetachstate");

    s = pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "pthread_attr_setinheritsched");

    stack_size = strtoul(argv[1], NULL, 0);

    s = posix_memalign(&sp, sysconf(_SC_PAGESIZE), stack_size);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "posix_memalign");

    printf("posix_memalign() allocated at %p\n", sp);

    s = pthread_attr_setstack(&attr, sp, stack_size);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "pthread_attr_setstack");
  }

  s = pthread_create(&thr, attrp, &thread_start, NULL);
  if (s != 0)
    handle_error_en(s, "pthread_create");
  if (attrp != NULL) {
    s = pthread_attr_destroy(attrp);
    if (s != 0)
      handle_error_en(s, "pthread_attr_destroy");
  }

  pause();    /* Terminates when other thread calls exit() */

3.2 編譯和運作

編譯

$ gcc threadattr.c -o threadattr -lphtread

不帶參數運作

$ ./threadattr

圖1 不帶參數運作

帶參數運作

$ ./threadattr 0x3000000

4. 總結

知道線程屬性包含哪些内容
了解分離屬性的作用

89-線程屬性

1. pthread_attr_t

2. 不同屬性的作用

2.1 Detach state

2.2 Scope

2.3 Inherit scheduler

2.4 Scheduling policy

2.5 Scheduling priority

2.6 Guard size

2.7 Stack address and Stack size

3. 實驗

3.1 程式清單

3.2 編譯和運作

4. 總結

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