在代码中, _tid 是POSIX线程库的用户态线程标识( pthread_t 类型), _lwpid 是内核态的轻量级进程ID(LWP ID,即系统级TID),二者虽都和线程标识相关,但属于不同层级、不同用途的标识,因此需要分开存储。
一 、 _tid ( pthread_t )的本质与作用
pthread_t 是POSIX线程库( pthread )定义的用户态线程句柄,由线程库在用户空间维护:
- 作用域:仅在当前进程内有效,不同进程的 pthread_t 可能重复。
- 核心用途:作为用户态操作线程的唯一标识,用于调用 pthread_join 、 pthread_cancel 、 pthread_detach 等 pthread 库函数。
- 类型特性:不一定是数值类型(可能是结构体指针),不能直接用数值比较,需通过 pthread_equal 函数判断是否为同一线程。
二 _、tid 与 _lwpid 的核心区别
| 特性 | 用户态(库,如 POSIX 线程库) | 内核态(Linux 内核,LWP 层面) |
|---|---|---|
| 所属层级 | 用户态(库) | 内核态(Linux 内核) |
| 作用域 | 进程内唯一 | 系统全局唯一 |
| 数据类型 | 不透明类型(可能是结构体,如 pthread_t) |
整型(如 pid_t, int,例如 gettid() 的返回值) |
| 主要用途 | 调用库函数(如 pthread_create, pthread_join, pthread_self) |
内核调度、系统工具调试(如 ps, top, htop 显示的线程ID,或 strace 跟踪) |
| 获取方式 | 线程库函数(如 pthread_self() 获取当前线程的 pthread_t;pthread_create 返回新线程的 pthread_t) |
系统调用(如 gettid() 系统调用,或 syscall(SYS_gettid);在 /proc/self/task/ 目录下查看) |
三、 代码中分开存储的原因
- 功能调用依赖:
对线程的用户态操作(如等待线程结束、取消线程)必须使用 pthread_t 类型的 _tid ,内核不识别这个标识, pthread 库也无法直接使用 _lwpid 完成这些操作。 - 系统级调试与监控:
_lwpid 是内核暴露的系统级ID,可通过 ps 、 top 、 strace 等系统工具直接定位线程,而 pthread_t 无法被这些工具识别。 - 信息互补:
二者分别承载了线程在用户态和内核态的标识信息,在编写线程封装类时,同时存储能满足不同场景的使用需求(比如既要调用 pthread 函数,又要打印系统级线程ID用于调试)。
代码示例:两种标识的获取与使用
cpp
#include <pthread.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
void* thread_func(void* arg) {
// 获取用户态tid
pthread_t tid = pthread_self();
// 获取内核态lwpid
pid_t lwpid = syscall(SYS_gettid);
std::cout << "用户态pthread_t: " << tid << std::endl;
std::cout << "内核态LWP ID: " << lwpid << std::endl;
// 必须用pthread_t调用pthread库函数
pthread_detach(tid);
return nullptr;
}
int main() {
pthread_t tid;
pthread_create(&tid, nullptr, thread_func, nullptr);
// 用pthread_t等待线程(若未detach)
pthread_join(tid, nullptr);
return 0;
}
四 、不是故意设计两个相似的标识,而是Linux 线程模型的分层设计和POSIX 标准的跨平台要求,导致必须存在用户态的 pthread_t 和内核态的LWP ID( _lwpid )两个标识,二者无法相互替代。
核心原因
- 分层设计:用户态与内核态的隔离
Linux 内核只提供轻量级进程(LWP) 作为线程的底层实现,而POSIX线程库( pthread )是运行在用户态的封装层:
- 内核不感知 pthread 库的存在,仅通过LWP ID管理调度线程。
- pthread 库需要在用户态维护线程的元数据(如属性、同步对象),因此需要自己的标识 pthread_t 。
- POSIX 标准的跨平台要求
pthread_t 是POSIX标准定义的通用线程标识,目的是让代码在不同操作系统(Linux、FreeBSD、macOS)上兼容:
- 不同系统的内核线程实现不同(比如macOS用Mach线程,而非LWP),无法用内核态ID统一。
- pthread 库通过封装 pthread_t ,屏蔽了底层内核的差异,让用户代码无需关心系统实现。
- 功能职责的分离
- pthread_t :专注用户态线程操作,如 pthread_join 、 pthread_mutex 绑定线程、线程局部存储(TLS)关联等,这些操作由 pthread 库在用户态处理,与内核无关。
- LWP ID:专注内核态调度与系统工具交互,如CPU调度、 top -Hp 查看线程资源、 strace 追踪线程系统调用,这些操作必须用内核认可的全局唯一ID。
类比理解
可以把线程看作"公司员工":
- pthread_t 是公司内部的工号,仅在公司内有效,用于内部考勤、任务分配(用户态操作)。
- LWP ID是社保号,是国家层面的唯一标识,用于社保缴纳、税务登记(内核态/系统级操作)。
二者虽都标识同一个人,但使用场景和作用域完全不同,缺一不可。