gettid和pthread_self区别

http://blog.csdn.net/rsyp2008/article/details/45150621

1 线程ID获取方法

Linux下获取线程有两种方法：

1）gettid或者类似gettid的方法  

2）直接调用pthread_self()

gettid 获取的是内核中线程ID，而pthread_self 是posix描述的线程ID。

通过执行man手册，我们也能发现他们的区别：

SYNOPSIS
       #include <sys/types.h>
       pid_t gettid(void);
       Note: There is no glibc wrapper for this system call; see NOTES.
DESCRIPTION
       gettid()  returns the caller's thread ID (TID).  In a single-threaded process, the thread ID is equal to the process ID (PID, as returned by getpid(2)).  In
       a multithreaded process, all threads have the same PID, but each one has a unique TID.  For further details, see the discussion of CLONE_THREAD in clone(2).

对于单线程的进程，内核中tid==pid，对于多线程进程，他们有相同的pid，不同的tid。tid用于描述内核真实的pid和tid信息。

DESCRIPTION
       The  pthread_self()  function  returns  the ID of the calling thread.  This is the same value that is returned in *thread in the pthread_create(3) call that
       created this thread.
RETURN VALUE
       This function always succeeds, returning the calling thread's ID.

he thread ID returned by pthread_self() is not the same thing as the kernel thread ID returned by a call to gettid(2).

pthread_self返回的是posix定义的线程ID，man手册明确说明了和内核线程tid不同。它只是用来区分某个进程中不同的线程，当一个线程退出后，新创建的线程可以复用原来的id。

 

2  为什么需要两个ID描述线程？

通过执行如下代码， 我们也能发现他们的区别：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
//#include <sys/syscall.h>

#define __NR_gettid 186
void *f()
{
    int status;
    printf("begin: pid: %d, tid:%ld, self: %ld
", getpid(), (long int)syscall(__NR_gettid), pthread_self());
    int ret = fork();
    if(ret == 0){
        printf("[child] pid: %d, tid:%ld, self: %ld
", getpid(), (long int)syscall(__NR_gettid), pthread_self());
    }else if(ret > 0){
        printf("[parent] pid: %d, tid:%ld, self: %ld
", getpid(), (long int)syscall(__NR_gettid), pthread_self());
        waitpid(-1, &status, 0);
    }
}

int main()
{

    int i = 0;
    pthread_t pth[1];
    while(i++<1){
        pthread_create(&pth[i], NULL, f, NULL);
        sleep(1);
    }
    pause();
}

描述线程的id，为什么需要两个不同的ID呢？这是因为线程库实际上由两部分组成：内核的线程支持+用户态的库支持(glibc)，linux在早期内核不支持线程的时候glibc就在库中（用户态）以纤程（就是用户态线程）的方式支持多线程了，POSIX thread只要求了用户编程的调用接口对内核接口没有要求。

linux上的线程实现就是在内核支持的基础上以POSIX thread的方式对外封装了接口，所以才会有两个ID的问题。

3 内部实现

glibc中并没有直接提供gettid函数，与之类似的方法是执行系统调用。

在头文件 /usr/include/x86_64-linux-gnu/asm/unistd_64.h 中找到__NR_gettid 的定义：

#define __NR_gettid 186

gettid的包裹实现： syscall(__NR_gettid)

glibc中有如下调用：

#define CHECK_TPP_PRIORITY(normal, boosted)
  do
    {
      pid_t tid = syscall (__NR_gettid);

      struct sched_param cep_sp;
      int cep_policy;
      if (pthread_getschedparam (pthread_self (), &cep_policy,
                 &cep_sp) != 0)
    {
      puts ("getschedparam failed");
      ret = 1;
    }
      else if (cep_sp.sched_priority != (normal))
    {
      printf ("unexpected priority %d != %d
",
          cep_sp.sched_priority, (normal));
    }
      if (syscall (__NR_sched_getparam, tid, &cep_sp) == 0
      && cep_sp.sched_priority != (boosted))
    {
      printf ("unexpected boosted priority %d != %d
",
          cep_sp.sched_priority, (boosted));
      ret = 1;
    }
    }
  while (0)

tid在内核中就是一个普通进程。

在glibc源码中，发现posix中pthread_self的实现如下：

pthread_t
__pthread_self (void)
{
  return (pthread_t) THREAD_SELF;
}
strong_alias (__pthread_self, pthread_self)

# define THREAD_SELF
  ({ struct pthread *__self;
     asm ("mov %%fs:%c1,%0" : "=r" (__self)
      : "i" (offsetof (struct pthread, header.self)));
     __self;})

struct pthread
{
  union
  {
#if !TLS_DTV_AT_TP
    /* This overlaps the TCB as used for TLS without threads (see tls.h).  */
    tcbhead_t header;
#else
    struct
    {
      int multiple_threads;
      int gscope_flag;
# ifndef __ASSUME_PRIVATE_FUTEX
      int private_futex;
# endif
    } header;
#endif

typedef struct
{
  void *tcb;        /* Pointer to the TCB.  Not necessarily the
               thread descriptor used by libpthread.  */
  dtv_t *dtv;
  void *self;       /* Pointer to the thread descriptor.  */
  int multiple_threads;
  int gscope_flag;
  uintptr_t sysinfo;
  uintptr_t stack_guard;
  uintptr_t pointer_guard;
  unsigned long int vgetcpu_cache[2];
# ifndef __ASSUME_PRIVATE_FUTEX
  int private_futex;
# else
  int __glibc_reserved1;
# endif
  int rtld_must_xmm_save;
  /* Reservation of some values for the TM ABI.  */
  void *__private_tm[4];
  /* GCC split stack support.  */
  void *__private_ss;
  long int __glibc_reserved2;
  /* Have space for the post-AVX register size.  */
  __128bits rtld_savespace_sse[8][4] __attribute__ ((aligned (32)));

  void *__padding[8];
} tcbhead_t;

#define offsetof(Type, Member) ((size_t) &((Type *) NULL)->Member)

pthread_self 即是获取线程控制块tcb首地址 相对于进程数据的段的偏移， 注：pthread_create也是返回该值。

4 总结

gettid 获取的是内核中真实线程ID,  对于多线程进程来说，每个tid实际是不一样的。

而pthread_self获取的是相对于进程的线程控制块的首地址， 只是用来描述统一进程中的不同线程，

例子中，在线程中调用fork，只会将当前活动线程设置为活动（其他线程终止），且进程使用的都是虚拟地址，所以产生的pthread_self() 是相同的。

上述不匹配，对程序的实际运行，并没有影响，因为他们的tid是不同的。

本文中有关线程模型的基础知识，请参见：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-threading.html