线程函数参数引发的问题

上午我们的一个实施组从现网发回来一封邮件，接到这种邮件一般都是报告问题的，果然不出所料，现场出现一个core，经过分析这是个由于线程函数参数存储位置不当造成的，从中我们可以总结出一些经验，以避免以后再犯。

我采用下面的一个例子来模拟问题的出现：

#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>

typedef struct foo {
char c[10];
int *p;
} foo;

void *thread_func(void *para) {
        foo     *p      = (foo*)para;
        sleep(5); //等待以让gen_thread先退出
        printf("[thr2-1]: the foo’s str is %s\n", p->c);
        printf("[thr2-1]: the foo’s p is %d\n", *(p->p));
        *(p->p) = 10;
        strcpy(p->c, "Bye, Tony");
        printf("[thr2-2]: the foo’s str is %s\n", p->c);
        printf("[thr2-2]: the foo’s p is %d\n", *(p->p));
        return;
}

pthread_t gen_thread() {
        pthread_t       id;
        int             rv;
        int             i       = 0;
        foo             f;

        memset(&f, 0, sizeof(foo));
        strcpy(f.c, "HelloTony");
        f.p = &i;

printf("[thr1]: the foo’s str is %s\n", f.c);
printf("[thr1]: the foo’s p is %d\n", *(f.p));

        rv = pthread_create(&id, NULL, (void*)thread_func, (void*)&f);
        if (rv != 0) {
                printf("create pthread error, errno is %d!\n", errno);
                exit (1);
        }

return id;
}

int main() {
pthread_join(gen_thread(), NULL);
return 0;
}

编译执行：
a.out
[thr1]: the foo’s str is HelloTony
[thr1]: the foo’s p is 0
[thr2-1]: the foo’s str is 旷
[thr2-1]: the foo’s p is 0
[thr2-2]: the foo’s str is Bye, Tony
[thr2-2]: the foo’s p is 10
段错误 ((主存储器)信息转储)

我们来分析一下出现core的过程，gen_thread函数在创建一个新的线程后退出，而在创建新的线程时，传给线程函数的参数是存储在gen_thread函数的栈上的局部变量。而在gen_thread退出后，新线程的线程函数对线程参数进行了修改，其结果就相当于修改了主线程的栈上的数据，而当系统调用访问主线程的栈数据时，这些数据已经被修改，导致系统调用访问到’非法地址’而Dump Core。

当然上面的例子是’臆造’出来的，这也是我们的系统在一个特殊情况下出现的问题，在以前的测试中从未发生。但是我们系统使用栈上变量作为线程函数参数，这确是一潜在的问题，尽管这种问题的发生几率很小。

那么如何解决这一问题呢？眼前就有两个办法：
1、使用全局变量或者是STATIC变量
在上面的例子中，如果我们把foo f拿到函数外，并声明为static foo f，那么Core就不会出现，因为STATIC变量存储在BSS段中，其Scope也是全局的(文件Scope的全局)。所以即使gen_thread返回，存储f的区域仍然是合法的。但是这样做的一个缺点就是：如果新创建多个线程的话，那么这些线程就会共享该参数了，这是一个需要考虑的问题，但是这种情况也许会是用于某些场合。

2、在堆上动态分配变量
在堆上分配变量，既可以避免使用局部变量的’非法访问’问题，也可以避免多个线程共享的问题，针对每创建一个新线程，我们都malloc一块内存，将这块内存地址作为参数传给线程函数。这样做也不是没有弊端，因为动态分配内存，所以你就需要自己管理内存，找到时机释放它。

还有一种方法叫’线程局部存储(Thread Local Storage，TLS)’，应该专门针对第一种办法的，针对声明为全局的或者STATIC的变量，给每个线程提供一份COPY，保证互不干扰。当然这种技术需要编译器的扩展支持，目前不常用，这里也就不多说了。

总之，通过对上面这个问题地分析，我们应该在使用线程的时候注意线程参数的存储方式，这才是我们讨论这个问题的目的。