APUE读书笔记-12线程控制（１）
1、简介
前面我们讲述了和线程以及线程同步相关的基础知识，本章我们将学习对线程的具体控制。我们会看到一些线程和线程同步相关的一些属性，而这些属性在前面的章节中都是忽略没有谈到的（通过只使用其默认值而略去不谈的）。
接下来，我们讨论同一进程中的线程如何和其他的线程保持数据的私有性。然后我们谈到了一些基于进程的系统调用如何和线程进行交互来结束本章。
译者注
原文参考
2、线程限制
前面我们讲述过 sysconf 函数，一些和线程相关的资源限制，可以通过这个函数来获取，本文列出了一些线程的资源限制。具体参见参考资料。大致描述如下：
-
PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS: 通过给sysconf传递参数_SC_THREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS来获得，描述了线程退出的时候，需要尝试析构线程相关数据的最大尝试次数。 -
PTHREAD_KEYS_MAX: 通过给sysconf传递参数_SC_THREAD_KEYS_MAX获取，描述了一个进程可以创建的key的最大数目。 -
PTHREAD_STACK_MIN:通过给sysconf传递参数_SC_THREAD_KEYS_MAX获取，描述了线程栈可以使用的最小字节数目。 -
PTHREAD_THREADS_MAX:通过给sysconf传递参数_SC_THREAD_THREADS_MAX获取，描述了进程中可以创建的最大的线程数目。
通过使用 sysconf 获取的限制，可以让程序在不同的操作系统上面的可移植性增强。例如，如果每管理一个文件就需要4个线程而系统不能提供足够的线程，你就需要限制文件的数目了。
书中也给出了这些限制在本书中的四个系统上面的具体数值，这里就不列举了。我们需要知道的一个就是，尽管系统没有提供访问这些限制的方法，但是这并不意味这系统没有这些限制，只是表示系统没有给我们提供访问这些限制的方法。
译者注
原文参考
3、线程属性
在前面我们使用 pthread_create 函数的时候，我们都在其 pthread_attr_t 参数的位置传入了一个 NULL 指针。我们可以使用一个 pthread_attr_t 结构变量来修改线程的默认属性，在创建线程的时候将属性和线程相关联。
#include <pthread.h>
int pthread_attr_init(pthread_attr_t *attr);
int pthread_attr_destroy(pthread_attr_t *attr);
两个函数当成功的时候返回0，失败的时候返回错误号码。
我们使用 pthread_attr_init 函数来初始化 pthread_attr_t 结构，调用完 pthread_attr_init 函数之后， pthread_attr_t 将会包含所有线程具有的默认属性。如果想要修改特定的属性，我们可以调用相应的特定函数后面会对这些函数进行讲解。
我们使用 pthread_attr_destroy 来反初始化一个 pthread_attr_t 结构，如果 pthread_attr_init 为属性对象分配了一些动态的空间，那么 pthread_attr_destroy 将会把这些内存释放。另外 pthread_attr_destroy 会把属性对象初始化成一个非法的值，这样如果错误地使用了它，那么 pthread_create 将会返回错误。
pthread_attr_t 属性对应用程序来说是封装好了的，应用程序不需要知道这个结构的内部是如何实现的，这提高了程序的可移植性质。POSIX.1定义了一些独立的函数来获取或者设置这些属性。
参考资料中列出了POSIX.1定义的一些线程的属性，POSIX.1也定义了一些使用 real-time 线程选项时候的额外属性，但是这里不对它们进行讨论。资料中也列出了那些属性在那些平台上面是可用的以及在哪些平台上可以通过一些废弃的接口来进行访问等等，下面只列出这些属性以及含义，具体请参考参考资料。
-
detachstate:这个属性描述线程是否处于detached状态。 -
guardsize:线程栈结尾哨兵缓存的字节大小。 -
stackaddr:线程栈的最低地址。 -
stacksize:线程栈的字节大小。
前面我们介绍了线程的 detached 的概念，如果我们不关心已经存在的线程的结束状态，那么我们可以调用 pthread_detach 函数让操作系统在线程结束的时候回收线程所占有的资源。
如果我们在创建线程的时候就知道我们对线程的结束状态不关心，那么我们可以通过修改线程属性结构 pthread_attr_t 的 detachstate 属性（成员），让线程在启动的时候就处于 detached 状态。我们可以通过 pthread_attr_setdetachstate 函数来修改线程的属性，可以设置成两种值：
-
PTHREAD_CREATE_DETACHED表示可以以detached的状态启动一个线程; -
PTHREAD_CREATE_JOINABLE表示正常启动一个线程，这样线程结束时应用程序可以获取线程的终止状态。include <pthread.h>
int pthread_attr_getdetachstate(const pthread_attr_t *restrict attr, int *detachstate);
int pthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t *attr, int detachstate);
两个函数成功的时候都返回0，失败的时候返回错误号码。
我们可以通过调用 pthread_attr_getdetachstate 来获取线程当前的 detached 状态，获取的状态存放在第二个整数指针的参数里面，它的值取决于给定的 pthread_attr_t 结构，可以为 PTHREAD_CREATE_DETACHED 或者 PTHREAD_CREATE_JOINABLE 。
举例：
一个创建 deatched 的线程的函数的例子：
#include "apue.h"
#include <pthread.h>
int makethread(void *(*fn)(void *), void *arg)
{
int err;
pthread_t tid;
pthread_attr_t attr;
err = pthread_attr_init(&attr);
if (err != 0)
return(err);
err = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
if (err == 0)
err = pthread_create(&tid, &attr, fn, arg);
pthread_attr_destroy(&attr);
return(err);
}
注意，我们忽略了从 pthread_attr_destroy 的返回值。在这个 case 里面，我们对线程的属性做了适当的初始化，所以 pthread_attr_destroy 没有失败。虽然如此，但是如果真的失败了，那么清理的工作会很困难：我们需要首先析构我们刚刚创建的线程，这个线程很可能已经运行了，并且和当前的函数是异步执行的。通过忽略 pthread_attr_destroy 的错误返回，最差的情况就是如果 pthread_attr_init 分配了任何的内存那么会泄露一小部分内存。但是如果 pthread_attr_init 成功地初始化了线程的属性之后 pthread_attr_destroy 没有成功地清理，那么我们没有任何方法可以恢复，因为属性的结构对于应用程序来说是不可见的。总之，只有 pthread_attr_destroy 这个接口可以清理这个结构，要是它也失败了，那就没有办法了。
支持线程栈属性对于POSIX的操作系统来说是可选的，但是对于XSI的系统来说确实需要的。在编译的期间，你可以检查 _POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR 和 _POSIX_THREAD_ATTR_STACKSIZE 标号来确定你的线程是否支持这些堆栈属性，如果有相应的定义，那么线程就支持相应的属性。也可以在运行期间通过传入参数 _SC_THREAD_ATTR_STACKADDR 和 _SC_THREAD_ATTR_STACKSIZE 对 sysconf 函数进行调用来进行检测。
POSIX.1定义了一些可以操作堆栈属性的接口， pthread_attr_getstackaddr 和 pthread_attr_setstackaddr 是两个比较旧的函数，在Single UNIX Specification 3中已经标记它们为作废，最好不要使用它们了，应该使用 pthread_attr_getstack 和 pthread_attr_setstack 做为替代的方法。这样可以消除一些旧接口的二义性。
#include <pthread.h>
int pthread_attr_getstack(const pthread_attr_t *restrict attr, void **restrict stackaddr, size_t *restrict stacksize);
int pthread_attr_setstack(const pthread_attr_t *attr, void *stackaddr, size_t *stacksize);
两个函数成功的时候返回0，失败的时候返回错误号码。
这两个函数可以用来操作 stackaddr 和 stacksize 的线程属性。
在进程中的虚拟地址空间是固定的，因为只有一个堆栈所以大小一般不会存在问题。但是如果在线程的环境下，所有的线程共享同一个虚拟地址空间。如果你的应用程序使用了过多的线程，那么这些线程的总共的堆栈大小可能会超过总共的虚拟地址空间的大小，这个时候你可能需要减小你的线程的默认堆栈的大小。另外，如果你的线程调用函数分配了很大的自动化变量或者调用函数的堆栈祯层次很深，那么你可能会需要比默认堆栈大小更多的堆栈空间。
如果你的进程会由于线程堆栈消耗光地址空间，那么可以使用 malloc 或者 mmap 来分配空间做为备选的堆栈空间，并且使用 pthread_attr_setstack 设置线程的堆栈地址为你刚才创建的空间的地址。通过参数 stackaddr 设置的地址必须是内存中可以访问的地址中的最低地址，并且根据处理器的架构进行了相应的对齐。
stackaddr 属性被定义为堆栈的内存最低地址，但是不一定是堆栈的最开始地址，因为如果给定的处理器结构的堆栈增长方向是从高地址向低地址增长的话 stackaddr 属性表示的就是堆栈的末尾而不是开始。
原来的 pthread_attr_getstackaddr 和 pthread_attr_setstackaddr 的一个缺陷就是， stackaddr 是无法确定的，它可能会被解释为堆栈的起始或者被堆栈使用的最低内存地址.如果堆栈增长方向是从高向低增长的并且 stackaddr 参数指向的是内存的低地址，这时候你需要知道堆栈的大小来确定堆栈的起始位置。而替代它们的 pthread_attr_getstack 和 pthread_attr_setstack 就解决了这个问题。
应用程序可以使用 pthread_attr_getstacksize 和 pthread_attr_setstacksize 来获取和设置堆栈的大小。
#include <pthread.h>
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);
pthread_attr_setstacksize 函数可以用来改变默认的堆栈大小，并且我们也不用亲自处理线程堆栈的空间分配问题。
guardsize 线程属性控制线程结尾的扩展内存的大小，保护堆栈溢出。默认被设置为 PAGESIZE 字节。我们可以设置 guardsize 线程属性为0来禁止这个特性：即没有 guardbuffer .当然，如果我们改变了线程的 stackaddr 属性，那么系统假设我们会自己管理我们的堆栈，并且禁止 guard 缓存，这就像我们已经将 guardsize 线程属性设置成0一样。
#include <pthread.h>
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);
如果线程的 guardsize 属性被修改了，那么操作系统会自动对它们“向上取整”设置为页大小的整数倍。如果线程的堆栈指针溢出到 guard 区域，那么应用程序将会接受到错误，可能会伴随这一个信号。
Single UNIX Specification定义了一些其他的可选的线程属性作为 real-time 线程选项的一个部分，我们这里不会讨论它们。
更多的线程属性
线程还有许多在 pthread_attr_t 结构之外的线程属性：
- 取消状态(后面讲)
- 取消类型(后面讲)
- 并发度
并发度控制用户层线程映射的底部的内核线程或者进程的数目。如果一个实现其用户线程和内核级线程映射关系是一对一的，那么改变并发程度并没有什么效果（因为可能所有的用户级的线程被调度了???）。然而，在内核线程或者进程的上面如果映射了多个用户线程，那么我们可能就能够通过提高在一段时间内用户层线程的数目来提高性能。函数 pthread_setconcurrency 可以提示系统使用需要的并发度。
#include <pthread.h>
int pthread_getconcurrency(void);
返回：当前的并发度。
int pthread_setconcurrency(int level);
如果成功返回0，如果失败返回错误号码。
函数 pthread_getconcurrency 返回当前并发度，如果操作系统控制并发程度（也就是说没有之前的 pthread_setconcurrency 调用），那么这个函数将会返回0。
通过 pthread_setconcurrency 来指定的并发度，实际只是给操作系统的一个提示。我们不能保证设置的并发度一定会被采纳,只是告诉操作系统应用程序想要采用除了0之外的其他并发度。所以，应用程序也可以通过调用参数为0的 pthread_setconcurrency 来取消之前用非零参数对它的调用。
