C語(yǔ)言中主線程退出對(duì)子線程的影響

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對(duì)于程序來(lái)說(shuō)，如果主進(jìn)程在子進(jìn)程還未結(jié)束時(shí)就已經(jīng)退出，那么Linux內(nèi)核會(huì)將子進(jìn)程的父進(jìn)程ID改為1（也就是init進(jìn)程），當(dāng)子進(jìn)程結(jié)束后會(huì)由init進(jìn)程來(lái)回收該子進(jìn)程。

那如果是把進(jìn)程換成線程的話，會(huì)怎么樣呢？假設(shè)主線程在子線程結(jié)束前就已經(jīng)退出，子線程會(huì)發(fā)生什么？

在一些論壇上看到許多人說(shuō)子線程也會(huì)跟著退出，其實(shí)這是錯(cuò)誤的，原因在于他們混淆了線程退出和進(jìn)程退出概念。實(shí)際的答案是主線程退出后子線程的狀態(tài)依賴于它所在的進(jìn)程，如果進(jìn)程沒(méi)有退出的話子線程依然正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果進(jìn)程退出了，那么它所有的線程都會(huì)退出，所以子線程也就退出了。

主線程先退出

先來(lái)看一個(gè)主線程先退出的例子：

#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>void* func(void* arg){ pthread_t main_tid = *static_cast<pthread_t*>(arg); pthread_cancel(main_tid); while (true) { //printf("child loops\n"); } return NULL;}int main(int argc, char* argv[]){ pthread_t main_tid = pthread_self(); pthread_t tid = 0; pthread_create(&tid, NULL, func, &main_tid); while (true) { printf("main loops\n"); } sleep(1); printf("main exit\n"); return 0;}

把主線程的線程號(hào)傳給子線程，在子線程中通過(guò)pthread_cancel終止主線程使其退出。運(yùn)行程序，可以發(fā)現(xiàn)在打印了一定數(shù)量的「main loops」之后程序就掛起了，但卻沒(méi)有退出。

主線程因?yàn)楸蛔泳€程終止了，所有沒(méi)有看到「main exit」的打印。子線程終止了主線程后進(jìn)入了死循環(huán)while中，所以程序看起來(lái)像掛起了。如果我們讓子進(jìn)程while循環(huán)中的打印語(yǔ)句生效再運(yùn)行就可以發(fā)現(xiàn)程序會(huì)一直打印「child loops」字樣。

主線程被子線程終止了，但他們所依賴的進(jìn)程并沒(méi)有退出，所以子線程依然正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

主線程隨進(jìn)程一起退出

之前看到一些人說(shuō)如果主線程先退出了，子線程也會(huì)跟著退出，其實(shí)他們混淆了線程退出和進(jìn)程退出的概念。下面這個(gè)例子代表了他們的觀點(diǎn)：

void* func(void* arg){ while (true) { printf("child loops\n"); } return NULL;}int main(int argc, char* argv[]){ pthread_t main_tid = pthread_self(); pthread_t tid = 0; pthread_create(&tid, NULL, func, &main_tid); sleep(1); printf("main exit\n"); return 0;}

運(yùn)行上面的代碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)程序在打印一定數(shù)量的「child loops」和一句「main exit」之后退出，并且在退出之前的最后一句打印是「main exit」。

按照他們的邏輯，你看，因?yàn)橹骶€程在打印完「main exit」后退出了，然后子線程也跟著退出了，所以隨后就沒(méi)有子線程的打印了。

但其實(shí)這里是混淆了進(jìn)程退出和線程退出的概念了。實(shí)際的情況是主線程中的main函數(shù)執(zhí)行完ruturn后彈棧，然后調(diào)用glibc庫(kù)函數(shù)exit，exit進(jìn)行相關(guān)清理工作后調(diào)用_exit系統(tǒng)調(diào)用退出該進(jìn)程。所以，這種情況實(shí)際上是因?yàn)檫M(jìn)程運(yùn)行完畢退出導(dǎo)致所有的線程也都跟著退出了，并非是因?yàn)橹骶€程的退出導(dǎo)致子線程也退出。

Linux線程模型

實(shí)際上，posix線程和一般的進(jìn)程不同，在概念上沒(méi)有主線程和子線程之分（雖然在實(shí)際實(shí)現(xiàn)上還是有一些區(qū)分），如果仔細(xì)觀察apue或者unp等書會(huì)發(fā)現(xiàn)基本看不到「主線程」或者「子線程」等詞語(yǔ)，在csapp中甚至都是用「對(duì)等線程」一詞來(lái)描述線程間的關(guān)系。

在Linux 2.6以后的posix線程都是由用戶態(tài)的pthread庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在使用pthread庫(kù)以后，在用戶視角看來(lái)，每一個(gè)tast_struct就對(duì)應(yīng)一個(gè)線程（tast_struct原本是內(nèi)核對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)程的結(jié)構(gòu)），而一組線程以及他們所共同引用的一組資源就是進(jìn)程。從Linux 2.6開始，內(nèi)核有了線程組的概念，tast_struct結(jié)構(gòu)中增加了一個(gè)tgid（thread group id）字段。getpid（獲取進(jìn)程號(hào)）通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用返回的也是tast_struct中的tgid，所以tgid其實(shí)就是進(jìn)程號(hào)。而tast_struct中的線程號(hào)pid字段則由系統(tǒng)調(diào)用syscall(SYS_gettid)來(lái)獲取。

當(dāng)線程收到一個(gè)kill致命信號(hào)時(shí)，內(nèi)核會(huì)將處理動(dòng)作施加到整個(gè)線程組上。為了應(yīng)付「發(fā)送給進(jìn)程的信號(hào)」和「發(fā)送給線程的信號(hào)」，tast_struct里面維護(hù)了兩套signal_pending，一套是線程組共用的，一套是線程獨(dú)有的。通過(guò)kill發(fā)送的致命信號(hào)被放在線程組共享的signal_pending中，可以任意由一個(gè)線程來(lái)處理。而通過(guò)pthread_kill發(fā)送的信號(hào)被放在線程獨(dú)有的signal_pending中，只能由本線程來(lái)處理。

關(guān)于線程與信號(hào)，apue有這么幾句：

每個(gè)線程都有自己的信號(hào)屏蔽字，但是信號(hào)的處理是進(jìn)程中所有線程共享的。這意味著盡管單個(gè)線程可以阻止某些信號(hào)，但當(dāng)線程修改了與某個(gè)信號(hào)相關(guān)的處理行為以后，所有的線程都必須共享這個(gè)處理行為的改變。這樣如果一個(gè)線程選擇忽略某個(gè)信號(hào)，而其他的線程可以恢復(fù)信號(hào)的默認(rèn)處理行為，或者是為信號(hào)設(shè)置一個(gè)新的處理程序，從而可以撤銷上述線程的信號(hào)選擇。

如果信號(hào)的默認(rèn)處理動(dòng)作是終止該進(jìn)程，那么把信號(hào)傳遞給某個(gè)線程仍然會(huì)殺掉整個(gè)進(jìn)程。

例如一個(gè)程序a.out創(chuàng)建了一個(gè)子線程，假設(shè)主線程的線程號(hào)為9601，子線程的線程號(hào)為9602（它們的tgid都是9601），因?yàn)槟J(rèn)沒(méi)有設(shè)置信號(hào)處理程序，所以如果運(yùn)行命令kill 9602的話，是可以把9601和9602這個(gè)兩個(gè)線程一起殺死的。如果不知道Linux線程背后的故事，可能就會(huì)覺得遇到靈異事件了。

另外系統(tǒng)調(diào)用syscall(SYS_gettid)獲取的線程號(hào)與pthread_self獲取的線程號(hào)是不同的，pthread_self獲取的線程號(hào)僅僅在線程所依賴的進(jìn)程內(nèi)部唯一，在pthread_self的man page中有這樣一段話：

Thread IDs are guaranteed to be unique only within a process. A thread ID may be reused after a terminated thread has been joined, or a detached thread has terminated.

所以在內(nèi)核中唯一標(biāo)識(shí)線程ID的線程號(hào)只能通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用syscall(SYS_gettid)獲取。

到此，相信大家對(duì)“C語(yǔ)言中主線程退出對(duì)子線程的影響”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

新聞名稱：C語(yǔ)言中主線程退出對(duì)子線程的影響
文章網(wǎng)址：http://www.muchs.cn/article36/ippjpg.html

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