Linux程序设计中由线程使用不当引起的内存泄漏

Linux程序设计中由线程使用不当引起的内存泄漏
作者：吴亮

Linux程序设计中，创建线程时调用pthread_create()函数，该函数原型如下：

int pthread_create(

pthread_t *thread,

const pthread_attr_t *attr,

void *(*start_routine)(void*),

void *arg);

其中第二个参数attr为线程属性指针，一般情况下，我们创建线程时，若对线程属性没有特殊要求，都将此参数设为NULL。这也就使用了线程的默认属性——非分离状态(joinable，或称可接合状态)。之后，主线程必须在适当的时候调用pthread_join()，来接合(join,或等待,同步)子线程,同时释放线程本身占用的资源。否则，线程资源将驻留内存，直到整个进程退出为止，若进程会不断的创建线程，则每创建一次线程都会导致内存资源的消耗，很明显，这样就会构成内存泄漏！

关于这个问题，本人查到了一些佐证：

（1）Linux manpage里是这样讲的:

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高级编程》里是这样讲的:

可接合(非分离态的，需要等待)的线程，就像一个进程一样，当它执行结束时，并没有被GNU/Linux自动清理,而它的退出状态却仍在系统内挂着(这有点像僵尸进程)，直到另一个线程调用pthread_join()获取其返回值时，其资源才被释放。

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对于线程资源的释放，有两种实现方法：

（1）调用pthread_join()

线程创建时，默认属性是可接合的(joinable)，那就需要主线程来等待，所以在创建这个线程后适当的时候就必须调用pthread_join()来等待子线程结束执行，否则就会引起内存泄漏！

在调用pthread_create()开线程后，若线程属性是joinable，则必须调用pthread_join()来等待子线程结束执行，这是 Linux同步主线程和子线程的一个机制，但是，这并不等于说，我要在pthread_create()开线程后立即调用pthread_join()来等待该线程结束执行，的确，那样的话跟你用普通函数调用来实现是没有区别的，你完全可以在pthread_create()开线程后去做别的事情，等你觉得应该等待该线程结束执行时再调用pthread_join()。这就是说，假如你的线程采用了默认属性joinable，你就必须在适当的时候调用pthread_join()来同步主线程和子线程，同时释放子线程的资源(线程描述符和堆栈，threaddescriptor
and stack)。

假如你用了默认线程属性，即线程属性为joinable，而又没有在适当的时候调用pthread_join()，那么该线程所占用的资源便不会被释放(kind of like azombie process)，因此造成内存泄漏。

（2）将线程属性设为分离状态(detached)

假如你不想或没有必要同步主线程和子线程，那么就把子线程属性设置为detached分离状态，那么子线程结束执行后会自行销毁其占用的资源。

将线程属性设为分离状态(detached)，这样，子线程就属于自我销毁那种，子线程函数启动后跟主线程不再有"父子"关系(等待和被等待)，退出线程时其资源会释放。注意：创建线程时，若属性参数为NULL，则线程属性默认为可接合的(joinable，即需要主线程等待的)。

可以在线程创建时将其属性设为分离状态(detached)，也可在线程创建后将其属性设为分离的(detached)。

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下面给出分离态和非分离态线程创建的代码框架：

（1）使用线程默认属性创建线程的代码框架

#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）将线程属性设为detached的两种方法的代码框架

方法一，在线程创建时,通过属性变量设置

#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：线程创建后,通过调用pthread_detach()来设置

注意： 如果thread_function()做的工作足够少的话，在pthread_create()返回线程ID前，thread_function()可能就已经结束了，而这个线程ID可能又被系统分配给了新创建的线程，假如新线程不打算使用分离态，那下面的pthread_detach()调用就会引起错乱，实际上原来要设为分离态的线程并没有设为分离态，假如再没有调用pthread_join()的话(实际上也不会，因为调用了pthread_detach()就不该再调用pthread_join()，而且此时join的实际上是新线程)，那就会导致该线程的资源不被释放，而又引起内存泄露。所以在这儿，pthread_detach()的调用还是需要综合考量的。

#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; }