深入探究 Linux 线程创建：glibc 的 pthread_create 与神秘的 clone 函数

Linux 线程创建：glibc 的 pthread_create 与神秘的 clone 函数

在 Linux 操作系统中，线程是并发编程的重要组成部分。线程可以被视为轻量级进程，它们共享进程的地址空间、文件描述符等资源，从而使并发编程更加高效。本文将深入探究 Linux 线程创建的过程，分析 glibc 的 pthread_create 函数以及背后的 clone 函数。

1. 线程创建的基本概念

在 Linux 中，线程的创建可以通过多种方案实现，如 pthread_create、clone 等。本文关键关注 pthread_create 函数。pthread_create 函数是 POSIX 标准中定义的线程创建函数，它在 glibc 库中实现。

线程创建的基本步骤如下：

1. 创建线程属性结构体：使用 pthread_attr_t 类型的变量，调用 pthread_attr_init 函数初始化线程属性。

2. 设置线程属性：选用需要设置线程的属性，如栈大小、调度策略等。

3. 创建线程：调用 pthread_create 函数，传入线程属性、线程标识符、线程入口函数和入口函数的参数。

4. 等待线程终结：使用 pthread_join 或 pthread_detach 函数等待线程终结。

2. glibc 的 pthread_create 函数

glibc 的 pthread_create 函数是线程创建的关键接口。它调用内核提供的 clone 函数来实现线程的创建。

以下是一个 pthread_create 函数的示例代码：

c

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine)(void *), void *arg);

该函数的参数说明如下：

- `pthread_t *thread`：指向线程标识符的指针，线程创建圆满后，该指针指向新创建的线程标识符。

- `const pthread_attr_t *attr`：指向线程属性的指针，可以为 NULL，即使用默认的线程属性。

- `void *(*start_routine)(void *)`：线程的入口函数，它将作为新线程的执行起点。

- `void *arg`：传递给线程入口函数的参数。

以下是一个使用 pthread_create 函数创建线程的示例代码：

c

#include

#include

void *thread_func(void *arg) {

printf("Thread ID: %ld ", pthread_self());

return NULL;

}

int main() {

pthread_t thread_id;

pthread_attr_t attr;

pthread_attr_init(&attr);

pthread_create(&thread_id, &attr, thread_func, NULL);

pthread_join(thread_id, NULL);

pthread_attr_destroy(&attr);

return 0;

}

3. 神秘的 clone 函数

clone 函数是 Linux 内核提供的系统调用，它用于创建新的进程或线程。在 pthread_create 函数中，它被用来创建新的线程。

clone 函数的原型如下：

c

long clone(int (*fn)(void *), void *stack, int flags, void *arg);

该函数的参数说明如下：

- `int (*fn)(void *)`：子进程或线程的入口函数。

- `void *stack`：子进程或线程的栈空间。

- `int flags`：指定创建进程或线程的标志。

- `void *arg`：传递给入口函数的参数。

clone 函数的返回值有以下几种情况：

- 如果创建的是进程，则返回子进程的 PID。

- 如果创建的是线程，则返回 0。

- 如果创建挫败，则返回 -1。

在 pthread_create 函数中，clone 函数的 flags 参数通常设置为 CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND | CLONE_THREAD。这些标志即：

- CLONE_VM：共享虚拟内存空间。

- CLONE_FS：共享文件系统信息。

- CLONE_FILES：共享文件描述符。

- CLONE_SIGHAND：共享信号处理。

- CLONE_THREAD：创建线程。

4. 总结

本文深入探究了 Linux 线程创建的过程，分析了 glibc 的 pthread_create 函数以及背后的 clone 函数。通过了解线程创建的原理，我们可以更好地利用线程实现并发编程，尽大概减少损耗程序的性能。

在实际应用中，我们可以选用需要选择合适的线程创建方法。对于简洁的线程创建，可以使用 pthread_create 函数；对于更错综的线程创建，可以考虑直接使用 clone 函数。了解线程创建的底层原理，有助于我们更好地掌握并发编程技术。

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