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Linux--线程的分离、线程库的地址关系的理解、线程的简单封装（二）

news 来源：原创 2024/9/29 17:34:21

线程系列：
线程的认识：讲解线程的概念和线程的基本控制

线程的分离

线程分离是指将一个线程从主线程中分离出来，使其能够独立运行。当一个线程被设置为分离状态时，它结束时系统会自动回收其资源，而不需要其他线程使用pthread_join()函数来等待其结束并手动回收资源。

设置线程分离的方法：
使用pthread_detach()函数：在线程创建后，可以通过调用pthread_detach()函数来将线程设置为分离状态。这个函数是非阻塞式的，即调用后不会阻塞当前线程的执行。
在创建线程时设置分离属性：另一种方法是在创建线程时，通过pthread_create()函数的第二个参数（线程属性）来设置线程为分离状态。这种方法在创建线程时即指定了其分离属性，效率相对较高。

void* threadrun(void* args)
{string name = static_cast<const char *>(args);while(true){sleep(1);cout<<"this is new thread:"<<name<<endl;}
}
int main()
{pthread_t tid;pthread_create(&tid, nullptr, threadrun, (void *)"thread 1");cout << "main thread wait block" << std::endl;pthread_join(tid, nullptr);cout << "main thread wait return"<<endl;
}

在这里插入图片描述

使用分离函数后：
在这里插入图片描述

再加个有限时间的循环看看：
在这里插入图片描述
对线程分离理解：虽然新线程与主线程已经分离了，但它们仍然是同一进程中的执行流，如果程序使用时出现异常时（新线程或者主线程），那么两个程序都会终止；或者说主线程结束了，实际上就代表进程结束了;所以线程的分离仍然是在进程中进行的，受进程的影响；

何时使用：当线程完成任务后不需要与其结果交付时；当线程在后台运行且不需要与主线程进行同步进行时；

注意：分离线程无法重新连接！而可连接线程可以分离，当只有在尚未开始运行之前。

理解线程库的地址关系

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线程栈

线程栈是与线程紧密相关的内存区域，用于存储线程的局部变量、函数调用的返回地址以及线程的执行上下文等信息。每个线程都有自己独立的栈空间，这保证了线程之间的数据是隔离的，从而避免数据竞争和线程安全问题。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
void *threadrun1(void *args)
{  std::string name = static_cast<const char *>(args);int g_val=100;while(true){sleep(1);printf("%s, g_val: %lu, &g_val: %p\n", name.c_str(), g_val--, &g_val);}return nullptr;
}void *threadrun2(void *args)
{std::string name = static_cast<const char *>(args);int g_val=100;while(true){printf("%s, g_val: %lu, &g_val: %p\n", name.c_str(), g_val--, &g_val);sleep(1);}return nullptr;
}int main()
{pthread_t tid1;pthread_t tid2;pthread_create(&tid1, nullptr, threadrun1, (void *)"thread 1");pthread_create(&tid2, nullptr, threadrun2, (void *)"thread 2");pthread_join(tid1, nullptr);pthread_join(tid2, nullptr);
}

通过两个新线程都创建一个局部变量（变量名相同），比较它们的地址；
在这里插入图片描述
可以看到g_val在各自线程是不一样的，地址也是不同的;

线程局部存储（TLS）

线程局部存储（TLS）是一种机制，允许每个线程拥有自己的私有数据副本，即使不同线程执行相同的代码，TLS变量与常规全局变量是不同的，因为每个线程堆TLS变量的访问都是独立的。

一般适用于：

线程特定数据：当某些数据只对特定线程有意义，并且需要在线程内保持状态时，可以使用线程局部存储。
全局状态隔离：通过将全局状态分离为每个线程的私有副本，可以提高并发性能，避免线程间的数据竞争。
线程上下文保存：线程局部存储也可用于保存当前执行线程的上下文信息，如用户身份验证信息、数据库连接等。

注意：

线程局部存储变量通常只能用于具有静态或线程存储期的变量，不能用于自动或动态分配的变量。使用线程局部存储时需要谨慎管理内存，避免内存泄漏或无效访问等问题。

线程的封装

线程的封装通常指的是将线程的创建、执行、同步、资源管理等逻辑封装到一个类或对象中，以便更好地组织代码，提高代码的可读性和可维护性。

封装线程可以隐藏线程的复杂性，使得其他部分的代码可以更加简洁地与线程进行交互。

下面看具体代码：

Thread.hpp：对线程的封装

#ifndef __THREAD_HPP__
#define __THREAD_HPP__#include<iostream>
#include<string>
#include<pthread.h>
#include<functional>
#include<unistd.h>using namespace std;namespace ThreadMdule
{//通过模板类可调用一切任何对象template<typename T>using func_t = std::function<void(T&)>;template<typename T>class Thread{public:void Excute(){_func(_data);}Thread(func_t<T> func, T data, const std::string &name="none-name"): _func(func), _data(data), _threadname(name), _stop(true){}static void* threadroutine(void* args){Thread<T>* self=static_cast<Thread<T>*>(args);self->Excute();return nullptr;}bool start(){int n=pthread_create(&_tid,nullptr,threadroutine,this);if(!n){_stop = false;return true;}else{return false;}}void Detach(){if(!_stop){pthread_detach(_tid);}}void Join(){if(!_stop){pthread_join(_tid,nullptr);}}string name(){return _threadname;}void Stop(){_stop = true;}~Thread() {}private:pthread_t _tid;std::string _threadname;T _data;  func_t<T> _func;bool _stop;};
}#endif

线程类中包括了：线程名，数据，调用函数指针等；
通过start()函数来创建新线程：用到了函数threadroutinue，在函数中将函数成员_func（也就是具体函数的指针）使用了起来，就表示新线程的创建使用；

主函数的调用：

void print(int &cnt)
{while (cnt){std::cout << "hello I am myself thread, cnt: " << cnt-- << std::endl;sleep(1);}
}const int num=3;
int main()
{vector<Thread<int>> threads;//创建新线程for(int i=0;i<num;i++){string name="thread"+to_string(i + 1);threads.emplace_back(print,3,name);}//启动进程for(auto& thread:threads){thread.start();}//等待进程结束for(auto& thread:threads){thread.Join();cout<<"wait thread done,thread is: "<<thread.name()<<endl;}return 0;
}