访问 linux 线程的本地堆栈（pthreads）

Posted 2023-02-21

【中文标题】访问 linux 线程的本地堆栈（pthreads）

【英文标题】：Access local stack of linux threads (pthreads)

【发布时间】：2013-09-23 16:08:09

【问题描述】：

我目前正在实现一个使用多线程但对总内存消耗有要求的应用程序。我想有一个主线程做 I/O 和几个工人做计算。

目前，我在主堆栈上有几个数据结构可供工作人员访问。我使用 OpenMP 进行工作分配。由于主/从模式不适用于 OpenMP，我想使用 pthread 进行多线程。

我知道每个线程都维护一个本地堆栈，但是在创建线程时堆栈到底会发生什么？

工作人员是否可以访问位于主堆栈上的数据结构，或者我应该将它们移到堆中吗？ 我也想避免数据重复，但不知道新线程是否会创建主堆栈的本地副本。

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编辑：自己找到答案...

在阅读 pthreads 使用的 clone() 系统调用的详细信息后，我意识到所有线程共享完整的虚拟内存。这意味着尽管线程使用自己的堆栈，但用于每个堆栈的内存区域仍然是共享的。

我写了一些代码来验证这种行为：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

void* increment(void* value) 
        int* val = (int*) value;
        for(int i = 0; i < 100; i++) 
                ++(*val);
        
        return 0;


int main(int argc, char** argv) 

        int stackvar = 0;

        pthread_t thread1, thread2;
        int iret1, iret2;

        iret1 = pthread_create( &thread1, NULL, increment, (void*) &stackvar );
        iret2 = pthread_create( &thread2, NULL, increment, (void*) &stackvar );

        pthread_join( thread1, NULL );
        pthread_join( thread2, NULL );

        printf("%i\n", stackvar);

        return 0;

当输出为“200”时，线程成功地操作了其父线程的堆栈。

我认为互联网上的大多数资源都没有正确表达这个事实。 线程确实在共享内存的意义上共享堆栈，但每个线程的堆栈指针是私有的。对于每个线程，共享内存的一部分被分配为本地堆栈。

这也意味着父线程在堆栈上是否有大型数据结构并不重要，因为线程永远不会复制内存。

【问题讨论】：

你是对的，我错了。如果您使用pthread_create，每个线程将从新的单独堆栈开始，而不是从父堆栈的副本开始。您应该发布您的编辑作为答案。

【参考方案1】：

是的，正如您所解释的，您可以共享您的堆栈。但是，一般情况下，您不应该这样做，除非在少数特殊情况下。您的示例程序存在数据竞争，因此纯靠运气输出仅为 200（可能是因为您的操作系统实际上并没有安排子程序同时运行。）

共享堆栈确实有​​意义的一种特殊情况是，当父级创建一些有趣的数据结构，然后将其传递给访问该数据结构只读的子级时。 p>

除了数据竞争之外，在堆栈而不是堆上共享可能会出错。父进程可以从创建子线程的过程中返回，因此堆栈数据可能不会在子线程的生命周期内保持有效。因此，您应该仅在 pthread_create() 调用和匹配的 pthread_join() 调用在同一范围内时共享堆栈数据（就像它们在您的示例中一样。）

【讨论】：

在我的场景中，我希望在父堆栈上有一个工作队列，并且线程将在创建工作队列的同一范围内加入。对队列的访问将被同步。我想这很好。