线程ID及进程地址空间布局

1. pthread_ create函数会产生一个线程ID，存放在第一个参数指向的地址中。

   该线程ID和前面说的线程ID不是一回事。

2. 前面讲的线程ID属于进程调度的范畴。

​ 因为线程是轻量级进程，是操作系统调度器的最小单位，

​ 所以需要一个数值来唯一表示该线程。

​ 用户级线程+内核轻量级进程=Linux线程

​ 线程：用户级线程、内核级线程

​ Linux线程就是用户级线程

​ 用户级执行流：内核lwp = 1：1

3. pthread_ create函数第一个参数指向一个虚拟内存单元，

​ 该内存单元的地址即为新创建线程的线程ID，属于NPTL线程库的范畴。

​ 线程库的后续操作，就是根据该线程ID来操作线程的。

4. 线程库NPTL提供了pthread_ self函数，可以获得线程自身的ID：

pthread_t pthread_self(void);

#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <thread>
#include <string>
#include <cstdlib>using namespace std;string tohex(pthread_t tid)
{char hex[64];snprintf(hex, sizeof(hex), "%p", tid);return hex;
}void *threadroutine(void *args)
{while (1){cout << "thread id: " << tohex(pthread_self()) << endl;sleep(1);}
}int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, threadroutine, (void *)"thread 1");cout << "main thread create thread done,new thread id: " << tohex(tid) << endl;pthread_join(tid, nullptr);return 0;
}

pthread_t 到底是什么类型呢？取决于实现。

对于Linux目前实现的NPTL实现而言，pthread_t类型的线程ID，

本质就是一个进程地址空间上的一个地址。

一个执行流本质就是一条调用链。

调用函数就是在栈帧中为该函数形成栈帧结构。

为了完成临时变量空间在栈帧中的开辟和释放。

验证创建多线程：

makefile

mythread:mythread.ccg++ -o $@ $^ -std=c++11 -lpthread
.PHONY:clean
clean:rm -rf mythread

mythread.cc

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <vector>using namespace std;#define NUM 5struct threadData
{string tname;
};string toHex(pthread_t tid)
{char buffer[1024];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);return buffer;
}void InitThreadData(threadData *td, int i)
{td->tname = "thread-" + to_string(i);
}void *threadRoutine(void *args)
{threadData *td = static_cast<threadData *>(args);int i = 0;while (i < 5){cout << "pid: " << getpid() << " ,tid: " << toHex(pthread_self()) << " ,name: " << td->tname << endl;sleep(1);i++;}delete td;return nullptr;
}int main()
{vector<pthread_t> tids;for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_t tid;threadData *td = new threadData;// 使用堆空间 而且每次都是新的堆空间 堆空间是共享的 访问的是堆空间的不同位置// 我们让一个线程访问对应的一个堆空间InitThreadData(td, i);pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);tids.push_back(tid);sleep(1);}for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_join(tids[i], nullptr);}return 0;
}

验证每个线程都有独立的栈结构：

void *threadRoutine(void *args)
{int test_i=0;threadData *td = static_cast<threadData *>(args);int i = 0;while (i < 5){cout << "pid: " << getpid() << " ,tid: " << toHex(pthread_self()) << " ,name: " << td->tname <<" ,test_i: "<<test_i<<" ,&test_i: "<<toHex((pthread_t)&test_i)<< endl;sleep(1);i++,test_i++;}delete td;return nullptr;
}

验证每个线程的栈数据是可以被访问的（但是不建议）：

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <vector>using namespace std;#define NUM 5int*p;struct threadData
{string tname;
};string toHex(pthread_t tid)
{char buffer[1024];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);return buffer;
}void InitThreadData(threadData *td, int i)
{td->tname = "thread-" + to_string(i);
}void *threadRoutine(void *args)
{int test_i=0;threadData *td = static_cast<threadData *>(args);int i = 0;if(td->tname=="thread-0"){p=&test_i;}while (i < 5){cout << "pid: " << getpid() << " ,tid: " << toHex(pthread_self()) << " ,name: " << td->tname <<" ,test_i: "<<test_i<<" ,&test_i: "<<&test_i<< endl;sleep(1);i++,test_i++;}delete td;return nullptr;
}int main()
{vector<pthread_t> tids;for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_t tid;threadData *td = new threadData;// 使用堆空间 而且每次都是新的堆空间 堆空间是共享的 访问的是堆空间的不同位置// 我们让一个线程访问对应的一个堆空间InitThreadData(td, i);pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);tids.push_back(tid);// sleep(1);}sleep(1);//确保赋值成功cout<<"main thread get a thread local value,val: "<<*p<<" ,&val: "<<p<<endl;for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_join(tids[i], nullptr);}return 0;
}

线程与线程之间几乎没有秘密

线程栈上的数据，也是可以被其他线程看到并访问的。

线程局部存储

#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <vector>using namespace std;#define NUM 5int g_val=0;struct threadData
{string tname;
};string toHex(pthread_t tid)
{char buffer[1024];snprintf(buffer, sizeof(buffer), "0x%x", tid);return buffer;
}void InitThreadData(threadData *td, int i)
{td->tname = "thread-" + to_string(i);
}void *threadRoutine(void *args)
{threadData *td = static_cast<threadData *>(args);int i = 0;while (i < 5){cout << "pid: " << getpid() << " ,tid: " << toHex(pthread_self()) << " ,name: " << td->tname <<" ,g_val: "<<g_val<<" ,&g_val: "<<&g_val<< endl;sleep(1);i++,g_val++;}delete td;return nullptr;
}int main()
{vector<pthread_t> tids;for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_t tid;threadData *td = new threadData;InitThreadData(td, i);pthread_create(&tid, nullptr, threadRoutine, td);tids.push_back(tid);// sleep(1);}for (int i = 0; i < NUM; i++){pthread_join(tids[i], nullptr);}return 0;
}

全局变量是被所有的线程同时看到并访问的。

如果线程想要一个私有的全局变量呢？？

__thread+变量
__thread int g_val=0;

编译器提供的编译选项

__thread threadData td;

__thread只能用来定义内置类型，不能用来定义自定义类型

作用：可以存储该线程的某些系统调用数据（就不需要频繁调用的系统调用了）。

__thread unsigned int number=0;
__thread int pid=0;struct threadData
{string tname;
};void *threadRoutine(void *args)
{pid=getpid();number=pthread_self();threadData *td = static_cast<threadData *>(args);int i = 0;while (i < 5){cout<<"pid: "<<pid<<" ,tid: "<<number<<endl;sleep(1);i++,g_val++;}delete td;return nullptr;
}

在调用链上，可以直接获取该线程的pid、tid等。（线程级别的全局变量而且互不干扰）