Linux程式設計中由線程使用不當引起的記憶體流失

Linux程式設計中由線程使用不當引起的記憶體流失

作者：吳亮

 

Linux程式設計中，建立線程時調用pthread_create()函數，該函數原型如下：

 

int pthread_create(

pthread_t *thread,

const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine)(void*),

void *arg);

 

其中第二個參數attr為線程屬性指標，一般情況下，我們建立線程時，若對線程屬性沒有特殊要求，都將此參數設為NULL。這也就使用了線程的預設屬性——非分離狀態(joinable，或稱可接合狀態)。之後，主線程必須在適當的時候調用pthread_join()，來接合(join,或等待,同步)子線程,同時釋放線程本身佔用的資源。否則，線程資源將駐留記憶體，直到整個進程退出為止，若進程會不斷的建立線程，則每建立一次線程都會導致記憶體資源的消耗，很明顯，這樣就會構成記憶體流失！

 

關於這個問題，本人查到了一些佐證：

（1）Linux manpage裡是這樣講的:

 When a joinable threadterminates, its memory resources (thread descriptor and stack) are notdeallocated until another thread performs pthread_join on it. Therefore,pthread_join must be called  once  for each joinable thread created to avoid memory leaks.

 

（2）《Linux進階編程》裡是這樣講的:

可接合(非分離態的，需要等待)的線程，就像一個進程一樣，當它執行結束時，並沒有被GNU/Linux自動清理,而它的退出狀態卻仍在系統內掛著(這有點像殭屍進程)，直到另一個線程調用pthread_join()擷取其傳回值時，其資源才被釋放。

 

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對於線程資源的釋放，有兩種實現方法：

（1）調用pthread_join()

線程建立時，預設屬性是可接合的(joinable)，那就需要主線程來等待，所以在建立這個線程後適當的時候就必須調用pthread_join()來等待子線程結束執行，否則就會引起記憶體流失！

 

在調用pthread_create()開線程後，若線程屬性是joinable，則必須調用pthread_join()來等待子線程結束執行，這是 Linux同步主線程和子線程的一個機制，但是，這並不等於說，我要在pthread_create()開線程後立即調用pthread_join()來等待該線程結束執行，的確，那樣的話跟你用普通函數調用來實現是沒有區別的，你完全可以在pthread_create()開線程後去做別的事情，等你覺得應該等待該線程結束執行時再調用pthread_join()。這就是說，假如你的線程採用了預設屬性joinable，你就必須在適當的時候調用pthread_join()來同步主線程和子線程，同時釋放子線程的資源(線程描述符和堆棧，threaddescriptor
and stack)。

假如你用了預設線程屬性，即線程屬性為joinable，而又沒有在適當的時候調用pthread_join()，那麼該線程所佔用的資源便不會被釋放(kind of like azombie process)，因此造成記憶體流失。

 

（2）將線程屬性設為分離狀態(detached)

假如你不想或沒有必要同步主線程和子線程，那麼就把子線程屬性設定為detached分離狀態，那麼子線程結束執行後會自行銷毀其佔用的資源。

將線程屬性設為分離狀態(detached)，這樣，子線程就屬於自我銷毀那種，子線程函數啟動後跟主線程不再有"父子"關係(等待和被等待)，退出線程時其資源會釋放。注意：建立線程時，若屬性參數為NULL，則線程屬性預設為可接合的(joinable，即需要主線程等待的)。

可以線上程建立時將其屬性設為分離狀態(detached)，也可線上程建立後將其屬性設為分離的(detached)。

 

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下面給出分離態和非分離態線程建立的代碼架構：

 

（1）使用線程預設屬性建立線程的代碼架構

#include <pthread.h> void* thread_function (void* thread_arg) { /* Do work here... */ pthread_exit(“Exiting from the thread_function!”); }   int main () { pthread_t thr; void* thread_result; pthread_create (&thr, NULL, &thread_function, NULL);   /* Do other work here... */   /* The second thread must be joined by the initial(calling) thread before exit or elsewhere to avoid MEMORY LEAKS */ pthread_join(thr, &thread_result); return 0; }

 

 

 

（2）將線程屬性設為detached的兩種方法的代碼架構

方法一，線上程建立時,通過屬性變數設定

#include <pthread.h> void* thread_function (void* thread_arg) { /* Do work here... */ pthread_exit(….); }   int main () { pthread_attr_t attr; pthread_t thread;   pthread_attr_init (&attr); pthread_attr_setdetachstate (&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); pthread_create (&thread, &attr, &thread_function, NULL); pthread_attr_destroy (&attr);   /* Do work here... */ /* No need to join the second thread. */ return 0; }

 

 

方法二：線程建立後,通過調用pthread_detach()來設定

注意： 如果thread_function()做的工作足夠少的話，在pthread_create()返回線程ID前，thread_function()可能就已經結束了，而這個線程ID可能又被系統分配給了新建立的線程，假如新線程不打算使用分離態，那下面的pthread_detach()調用就會引起錯亂，實際上原來要設為分離態的線程並沒有設為分離態，假如再沒有調用pthread_join()的話(實際上也不會，因為調用了pthread_detach()就不該再調用pthread_join()，而且此時join的實際上是新線程)，那就會導致該線程的資源不被釋放，而又引起記憶體泄露。所以在這兒，pthread_detach()的調用還是需要綜合考量的。

#include <pthread.h> void* thread_function (void* thread_arg) { /* Do work here... */ pthread_exit(….); }   int main () { pthread_t thread;   pthread_create (&thread, NULL, &thread_function, NULL); pthread_detach(thread);   /* Do work here... */ /* No need to join the second thread. */ return 0; }