Posix多线程编程—线程属性

一．线程属性
线程具有属性，用pthread_attr_t表示，在对该结构进行处理之前必须进行初始化，在使用后需要对其去除初始化。我们用pthread_attr_init函数对其初始化，用pthread_attr_destroy对其去除初始化。
1．名称：pthread_attr_init/pthread_attr_destroy
功能：对线程属性初始化/去除初始化
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
              int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
参数：Attr 线程属性变量
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    调用pthread_attr_init之后，pthread_t结构所包含的内容就是操作系统实现支持的线程所有属性的默认值。
    如果要去除对pthread_attr_t结构的初始化，可以调用pthread_attr_destroy函数。如果pthread_attr_init实现时为属性对象分配了动态内存空间，pthread_attr_destroy还会用无效的值初始化属性对象，因此如果经pthread_attr_destroy去除初始化之后的pthread_attr_t结构被pthread_create函数调用，将会导致其返回错误。
    线程属性结构如下：
typedef struct
{
int detachstate; 线程的分离状态
int schedpolicy; 线程调度策略
struct sched_param schedparam; 线程的调度参数
int inheritsched; 线程的继承性
int scope; 线程的作用域
size_t guardsize; 线程栈末尾的警戒缓冲区大小  
int stackaddr_set;
void * stackaddr; 线程栈的位置
size_t stacksize; 线程栈的大小
}pthread_attr_t;
每个个属性都对应一些函数对其查看或修改。下面我们分别介绍。
二、线程的分离状态
    线程的分离状态决定一个线程以什么样的方式来终止自己。在默认情况下线程是非分离状态的，这种情况下，原有的线程等待创建的线程结束。只有当pthread_join（）函数返回时，创建的线程才算终止，才能释放自己占用的系统资源。
    而分离线程不是这样子的，它没有被其他的线程所等待，自己运行结束了，线程也就终止了，马上释放系统资源。程序员应该根据自己的需要，选择适当的分离状态。所以如果我们在创建线程时就知道不需要了解线程的终止状态，则可以pthread_attr_t结构中的detachstate线程属性，让线程以分离状态启动。
2．名称：pthread_attr_getdetachstate/pthread_attr_setdetachstate
功能：获取/修改线程的分离状态属性
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t * attr,int *detachstate);
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr,int detachstate);
参数：Attr 线程属性变量, Detachstate 线程的分离状态属性
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    可以使用pthread_attr_setdetachstate函数把线程属性detachstate设置为下面的两个合法值之一：设置为PTHREAD_CREATE_DETACHED,以分离状态启动线程；或者设置为PTHREAD_CREATE_JOINABLE,正常启动线程。可以使用pthread_attr_getdetachstate函数获取当前的datachstate线程属性。
(1) 以分离状态创建线程
#include <pthread.h>
void *child_thread(void *arg)
{
printf(“child thread run!\n”);
}
int main(int argc,char *argv[ ])
{
pthread_t tid;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);
pthread_create(&tid,&attr,fn,arg);
pthread_attr_destroy(&attr);
sleep(1);
}
三、线程的继承性
    函数pthread_attr_setinheritsched和pthread_attr_getinheritsched分别用来设置和得到线程的继承性，这两个函数的定义如下：
3.名称：pthread_attr_getinheritsched /pthread_attr_setinheritsched
功能：获得/设置线程的继承性
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getinheritsched(const pthread_attr_t *attr,int *inheritsched);
              int pthread_attr_setinheritsched(pthread_attr_t *attr,int inheritsched);
参数：attr 线程属性变量, inheritsched 线程的继承性
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是继承性或指向继承性的指针。继承性决定调度的参数是从创建的进程中继承还是使用在schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度信息。Pthreads不为inheritsched指定默认值，因此如果你关心线程的调度策略和参数，必须先设置该属性。
    继承性的可能值是PTHREAD_INHERIT_SCHED（表示新现成将继承创建线程的调度策略和参数）和PTHREAD_EXPLICIT_SCHED（表示使用在schedpolicy和schedparam属性中显式设置的调度策略和参数）。如果你需要显式的设置一个线程的调度策略或参数，那么你必须在设置之前将inheritsched属性设置为PTHREAD_EXPLICIT_SCHED.

四、线程的调度策略
     函数pthread_attr_setschedpolicy和pthread_attr_getschedpolicy分别用来设置和得到线程的调度策略。
4.名称：pthread_attr_getschedpolicy \pthread_attr_setschedpolicy
功能：获得/设置线程的调度策略
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getschedpolicy(const pthread_attr_t *attr,int *policy);
              int pthread_attr_setschedpolicy(pthread_attr_t *attr,int policy);
参数：attr 线程属性变量, policy 调度策略
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
     这两个函数具有两个参数，第1个参数是指向属性对象的指针，第2个参数是调度策略或指向调度策略的指针。调度策略可能的值是先进先出（SCHED_FIFO）、轮转法（SCHED_RR）,或其它（SCHED_OTHER）。
   (1) SCHED_FIFO策略允许一个线程运行直到有更高优先级的线程准备好，或者直到它自愿阻塞自己。在SCHED_FIFO调度策略下，当有一个线程准备好时，除非有平等或更高优先级的线程已经在运行，否则它会很快开始执行。
   (2) SCHED_RR(轮循)策略是基本相同的，不同之处在于：如果有一个SCHED_RR策略的线程执行了超过一个固定的时期(时间片间隔)没有阻塞，而另 外的SCHED_RR或SCHBD_FIPO策略的相同优先级的线程准备好时，运行的线程将被抢占以便准备好的线程可以执行。
    当有SCHED_FIFO或SCHED_RR策赂的线程在一个条件变量上等持或等持加锁同一个互斥量时，它们将以优先级顺序被唤醒。即，如果一个低优先级 的  SCHED_FIFO线程和一个高优先织的SCHED_FIFO线程都在等待锁相同的互斥且，则当互斥量被解锁时，高优先级线程将总是被首先解除阻塞。
五、线程的调度参数
    函数pthread_attr_getschedparam 和pthread_attr_setschedparam分别用来设置和得到线程的调度参数。
5.名称：pthread_attr_getschedparam \pthread_attr_setschedparam
功能：获得/设置线程的调度参数
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getschedparam(const pthread_attr_t *attr,struct sched_param *param);
int pthread_attr_setschedparam(pthread_attr_t *attr,const struct sched_param *param);
参数：attr 线程属性变量, param sched_param结构
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    这两个函数具有两个参数，第1个参数是指向属性对象的指针，第2个参数是sched_param结构或指向该结构的指针。结构sched_param在文件/usr/include /bits/sched.h中定义如下：
struct sched_param
{
int sched_priority;
};
    结构sched_param的子成员sched_priority控制一个优先权值，大的优先权值对应高的优先权。系统支持的最大和最小优先权值可以用 sched_get_priority_max函数和sched_get_priority_min函数分别得到。
注意：如果不是编写实时程序，不建议修改线程的优先级。因为，调度策略是一件非常复杂的事情，如果不正确使用会导致程序错误，从而导致死锁等问题。如：在多线程应用程序中为线程设置不同的优先级别，有可能因为共享资源而导致优先级倒置。
6.名称：sched_get_priority_max \sched_get_priority_min
功能：获得系统支持的线程优先权的最大和最小值
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int sched_get_priority_max(int policy); int sched_get_priority_min(int policy);
参数：policy 系统支持的线程优先权的最大和最小值
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    下面是上面几个函数的程序例子：
#include <pthread.h>
#include <sched.h>
void *child_thread(void *arg)
{
int policy;
int max_priority,min_priority;
struct sched_param param;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr); /*初始化线程属性变量*/
pthread_attr_setinheritsched(&attr,PTHREAD_EXPLICIT_SCHED); /*设置线程继承性*/
pthread_attr_getinheritsched(&attr,&policy); /*获得线程的继承性*/
if(policy==PTHREAD_EXPLICIT_SCHED)
printf(“Inheritsched:PTHREAD_EXPLICIT_SCHED\n”);
if(policy==PTHREAD_INHERIT_SCHED)
printf(“Inheritsched:PTHREAD_INHERIT_SCHED\n”);
pthread_attr_setschedpolicy(&attr,SCHED_RR);/*设置线程调度策略*/
pthread_attr_getschedpolicy(&attr,&policy);/*取得线程的调度策略*/
if(policy==SCHED_FIFO)
printf(“Schedpolicy:SCHED_FIFO\n”);
if(policy==SCHED_RR)
printf(“Schedpolicy:SCHED_RR\n”);
if(policy==SCHED_OTHER)
printf(“Schedpolicy:SCHED_OTHER\n”);
sched_get_priority_max(max_priority);/*获得系统支持的线程优先权的最大值*/
sched_get_priority_min(min_priority);/* 获得系统支持的线程优先权的最小值*/
printf(“Max priority:%u\n”,max_priority);
printf(“Min priority:%u\n”,min_priority);
param.sched_priority=max_priority;
pthread_attr_setschedparam(&attr,&param);/*设置线程的调度参数*/
printf(“sched_priority:%u\n”,param.sched_priority);/*获得线程的调度参数*/
pthread_attr_destroy(&attr);
}
int main(int argc,char *argv[ ])
{
pthread_t child_thread_id;
pthread_create(&child_thread_id,NULL,child_thread,NULL);
pthread_join(child_thread_id,NULL);
}

六、线程的作用域
    函数pthread_attr_setscope和pthread_attr_getscope分别用来设置和得到线程的作用域，这两个函数的定义如下：
7．名称：pthread_attr_setscope\pthread_attr_getscope
功能：获得/设置线程的作用域
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_setscope(pthread_attr_t *attr,int scope);
int pthread_attr_getscope(const pthread_attr_t *attr,int *scope);
参数：attr 线程属性变量, scope 线程的作用域
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是作用域或指向作用域的指针，作用域控制线程是否在进程内或在系统级上竞争资源，可能的值是PTHREAD_SCOPE_PROCESS（进程内竞争资源）,PTHREAD_SCOPE_SYSTEM.（系统级上竞争资源）。
七、线程堆栈的大小
    函数pthread_attr_setstacksize和pthread_attr_getstacksize分别用来设置和得到线程堆栈的大小，这两个函数的定义如下所示：
8．名称：pthread_attr_getdetstacksize\pthread_attr_setstacksize
功能：获得/修改线程栈的大小
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getstacksize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict stacksize);
int pthread_attr_setstacksize(pthread_attr_t *attr ,size_t *stacksize);
参数：attr 线程属性变量,stacksize 堆栈大小  
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    这两个参数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是堆栈大小或指向堆栈大小的指针.如果希望改变栈的默认大小，但又不想自己处理线程栈的分配问题，这时使用pthread_attr_setstacksize函数就非常有用。
八、线程堆栈的地址
函数pthread_attr_setstackaddr和pthread_attr_getstackaddr分别用来设置和得到线程堆栈的位置，这两个函数的定义如下：
9.名称：pthread_attr_setstackaddr\pthread_attr_getstackaddr
功能：获得/修改线程栈的位置
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getstackaddr(const pthread_attr_t *attr,void **stackaddf);
int pthread_attr_setstackaddr(pthread_attr_t *attr,void *stackaddr);
参数：attr 线程属性变量,stackaddr 堆栈地址
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
这两个函数具有两个参数，第1个是指向属性对象的指针，第2个是堆栈地址或指向堆栈地址的指针。
九、线程栈末尾的警戒缓冲区大小
函数pthread_attr_getguardsize和pthread_attr_setguardsize分别用来设置和得到线程栈末尾的警戒缓冲区大小，这两个函数的定义如下：
10.名称：pthread_attr_getguardsize/pthread_attr_setguardsize
功能：获得/修改线程栈末尾的警戒缓冲区大小
头文件：#include <pthread.h>
函数原形：int pthread_attr_getguardsize(const pthread_attr_t *restrict attr,size_t *restrict guardsize);
int pthread_attr_setguardsize(pthread_attr_t *attr ,size_t *guardsize);
参数：
返回值：若成功返回0，若失败返回-1。
    线程属性guardsize控制着线程栈末尾之后以避免栈溢出的扩展内存大小。这个属性默认设置为PAGESIZE个字节。可以把guardsize线程 属性设为0，从而不允许属性的这种特征行为发生：在这种情况下不会提供警戒缓存区。同样地，如果对线程属性stackaddr作了修改，系统就会假设我们 会自己管理栈，并使警戒栈缓冲区机制无效，等同于把guardsize线程属性设为0。