Question

我试图了解堆栈分配和对齐如何与带有gcc的Linux x86_64系统上的pthreads以及系统在堆栈中存储的数据一起使用。我知道您可以使用pthread_attr_setstack配置堆栈内存。我在执行以下操作的测试程序中完成了此操作：

1）递归调用自身并更新在堆栈上分配的未初始化数组

2）打印出第一个数组元素的值，最后一个元素和rsp

由此我已经能够观察到rsp如何递增（在我的测试程序中，我注意到编译器内联了一些递归调用）。我也能够看到添加TLS内存（带有__thread变量）导致rsp的第一个值更低。所以看起来TLS变量分配在堆栈顶部。

然而，我不确定的是还有什么。在我看来，堆栈的第一页是以某种方式为系统保留的，因为我分配的堆栈变量都没有在该区域中结束。即使我不使用任何__thread变量，我实例化的变量似乎也没有在第一页中分配（我设置堆栈内存使其与页面对齐）。

所以我的问题是：除了TLS数据和堆栈变量之外，还有什么东西，如果有的话，还有pthread？

Answer 1

在Linux NPTL上：

堆栈的最顶层包含TCB。这也称为struct pthread或pthread_t。由于所有奇怪的glibc系统特定的定义，它有点毛茸茸，但基本上它包含如下内容：

TLS标题（此部分不包含实际的TLS值）
各种旗帜
用于跟踪缓存堆栈的链接列表
TID（和堆栈使用中标志）
PID
强大的互斥跟踪信息
pthread_cleanup并堆叠展开信息
取消状态
更多旗帜
pthread_setspecific使用的一定数量的TLS插槽 - 如果超过此数量，其余部分将在堆上分配
各种锁
跟踪pthread_join
主题的返回值
调度策略（来自线程属性）
启动例程和线程参数
堆栈大小跟踪数据
等等

在新线程实际开始运行之前，这主要是在pthread_create（__pthread_create_2_1 nptl/pthread_create.c __thread中初始化的，如果你在eglibc源代码中跟随）。

TCB下面是静态分配的l_tls_offset变量 - 或者至少是链接器在启动时可以识别的变量。动态链接器初始化链接器映射中的__thread字段，以告知NPTL代码要保留多少空间。请注意，在程序启动后加载的库不会成为其中的一部分 - 有关详细信息，请参阅__thread ABI spec。

start_thread()变量下面是堆栈。这个堆栈的顶部是{{1}}代码，所以它在实际执行用户代码之前仍然是一种方式（但不会太多）。

Answer 2

堆栈分配和对齐如何与Linux x86_64上的pthread一起使用

子线程中的“堆栈”实际上只是一块内存，通常是malloc'd（内部可以通过mmaping匿名区域实现），尽管你也可以使用原始堆栈区域本身，只要它保持有效在线程的生命周期中，例如

char foo[2<<20];
pthread_attr_t attr;
pthread_t tid;

pthread_attr_init(&attr);
pthread_attr_setstack(&attr, foo, sizeof(foo));
pthread_create(&tid, &attr, func, NULL);
pthread_join(tid, NULL);

堆栈中存储了哪些系统数据

2 个答案: