Linux学习日记18：线程的分离

一、前言

前面我们学习了线程的一些基础知识，学习了线程的创建与使用，今天我们来学习线程的分离与同步。

二、线程分离

2.1、函数原型

函数原型如下：

cs 复制代码

#include <pthread.h>
int pthread_detach(pthread_t thread);

参数：thread：设置为分离态的线程 ID（用户态 TID，由 pthread_create() 返回的 ID）。

返回值：成功：返回0；失败：返回对应的错误码。

2.2、工作原理

pthread_detach()本质是**修改线程的分离状态属性，**通知内核：该线程终止时，无需保留资源等待pthread_join()，自动回收资源；具体执行流程如下：

1、**用户态方面：**pthread库修改该线程对应的属性结构体（pthread_attr_t）中detachstate字段为PTHREAD_CREATE_DETACHED；

2、内核态层面：库通过系统调用通知内核，标记该线程的 task_struct（任务结构体）为 "分离态"；

3、**线程终止时：**内核检测到分离态标记，会立即清理线程的栈、寄存器、TID 等资源，无需主线程干预。

注：分离操作不影响线程的执行 ，仅改变线程终止后的资源回收规则。

2.3、典型示例

1、先创建再detach

先创建一个pthread_detach.c文件，然后输入以下代码：

cs 复制代码

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

void *myfun(void *arg)
{
        printf("child pthread id is %ld\n",pthread_self());
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
                printf("children i =%d\n",i);
                sleep(1);
        }
        return NULL;//子线程结束，自动回收资源并退出
}
int main()
{
        pthread_t pthid;
        int ret;
        ret = pthread_create(&pthid,NULL,myfun,NULL);//线程创建
        pthread_detach(pthid);//线程分离
        if(ret != 0)
        {
                printf("error number is %d\n",ret);
                printf("%s\n",strerror(ret));
        }
        printf("parent pthread id is %ld\n",pthread_self());
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
                printf("parent i = %d\n",i);
                sleep(1);
        }
        sleep(2);//休眠2s，防止主线程快速退出导致进程退出
        return 0;
}

使用gcc编译器进行编译，运行结果如下：

可以看到，主线程并不会等待子进程，子进程在后台跑，子线程自动释放资源，这就是线程分离的目的。

2、创建时直接设置为分离态

有时不想手动设置分离态，可以让线程创建时直接分离，具体代码如下：

cs 复制代码

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

void *myfun(void *arg)
{
        printf("child pthread id is %ld\n",pthread_self());
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
                printf("children i =%d\n",i);
                sleep(1);
        }
        return 0;
}
int main()
{
        pthread_t pthid;
        pthread_attr_t attr;
        //init
        pthread_attr_init(&attr);//初始化线程属性对象
        //set
        pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);//设置线程为分离态
        //set2
        int ret;
        ret = pthread_create(&pthid,&attr,myfun,NULL);//创建线程，并使其天生就是分离状态
        pthread_detach(pthid);
        if(ret != 0)
        {
                printf("error number is %d\n",ret);
                printf("%s\n",strerror(ret));
        }
        printf("parent pthread id is %ld\n",pthread_self());
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
                printf("parent i = %d\n",i);
                sleep(1);
        }
        sleep(2);
        //kill attr
        pthread_attr_destory(&attr);//销毁属性对象（不影响已经创建的线程）
        return 0;
}

使用gcc编译器进行编译，运行结果如下：

运行结果与第一种方法一样，但是这是创建时直接分离，避免了线程创建失败而导致后续分离操作无效的情况。

2.4、注意事项

1、分离状态不可逆： 线程一旦通过 pthread_detach（）设为分离态，无法再改回 joinable状态。如果后续试图调用 pthread_join（），会直接返回 EINVAL 错误。

2、调用时机越早越好，避免线程提前终止：若主线程创建子线程后，还没来得及调用 pthread_detach（），子线程就已经终止，此时调用 pthread_detach（）会返回 ESRCH（找不到线程）；

3、不能对已终止的线程调用pthread_detach（）：线程终止后，其 TID 可能被内核复用（分配给新创建的线程），此时调用 pthread_detach（）可能误操作新线程，导致不可预期的问题。

4、分离线程崩溃仍会导致进程终止：pthread_detach（）仅改变资源回收方式，不改变线程与进程的资源共享关系：如果分离线程触发段错误、除零等异常，仍会发送信号终止整个进程。

5、主线程提前退出仍会杀死分离线程：分离线程只是 "终止后自动回收资源"，但如果主线程直接return/exit导致进程终止，所有分离线程仍会被强制杀死（需主线程 pthread_exit（）或延时等待）。

6、不能同时调用 pthread_join（）和 pthread_detach（）：若先调用 pthread_join（）阻塞等待线程，此时再调用 pthread_detach（）会返回 EINVAL；若先调用 pthread_detach（）分离线程，再调用 pthread_join（）也会返回 EINVAL；

7、主线程无需分离（无意义）：主线程的 TID 等于进程 PID，分离主线程不会改变 "主线程退出导致进程终止" 的规则，因此对主线程调用 pthread_detach（）无实际意义，还可能返回 EINVAL 错误。

2.5、两种创建方法对比

二者对比如下：

特性	`pthread_detach()`（动态分离）	`pthread_attr_setdetachstate()`（静态创建）
调用时机	线程创建后任意时间（需线程未终止）	线程创建前（初始化属性时）
灵活性	高（运行时决定是否分离）	低（创建前确定，无法动态调整）
代码复杂度	低（无需初始化属性结构体）	高（需初始化 / 销毁属性结构体）
风险	可能因线程提前终止导致调用失败	无此风险（创建时直接设为分离态）
适用场景	运行时才确定是否分离的场景	提前确定无需等待的后台线程