堆栈中存储了哪些系统数据答案

【问题标题】：What system data is stored on the stack堆栈中存储了哪些系统数据
【发布时间】：2011-12-12 22:51:12
【问题描述】：

我试图了解堆栈分配和对齐如何在具有 gcc 的 Linux x86_64 系统上与 pthread 一起工作，以及系统在堆栈上存储了哪些数据。我知道您可以使用pthread_attr_setstack 配置堆栈内存。我在一个执行以下操作的测试程序中完成了这项工作：

1) 递归调用自身并更新分配在堆栈上的未初始化数组

2) 打印出数组第一个元素、最后一个元素和rsp的值

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

但是，我不确定还有什么。在我看来，堆栈的第一页以某种方式为系统保留，因为我分配的堆栈变量都没有最终在该区域中。即使我不使用任何 __thread 变量，我实例化的变量似乎也不会在第一页中分配（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，pthread 的堆栈上还有什么（如果有的话）？

【问题讨论】：

标签： linux gcc pthreads

【解决方案1】：

在 Linux NPTL 上：

堆栈的最顶部包含 TCB。这也称为struct pthread 或pthread_t。由于所有奇怪的 glibc 系统特定定义，这有点麻烦，但基本上它包含以下内容：

TLS 标头（这部分不包括实际的 TLS 值）
各种标志
用于跟踪缓存堆栈的链表
TID（和堆栈使用中标志）
PID
强大的互斥体跟踪信息
pthread_cleanup 和堆栈展开信息
取消状态
更多标志
pthread_setspecific 使用的一定数量的 TLS 插槽 - 如果超过此数量，其余的将分配在堆上
各种锁
pthread_join 的跟踪信息
线程的返回值
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
等等等等

这主要是在新线程实际开始运行之前在pthread_create（nptl/pthread_create.c 中的__pthread_create_2_1）中初始化的。

在 TCB 下方静态分配了 __thread 变量 - 或者，至少是链接器在启动时可以识别的变量。动态链接器在链接器映射中初始化一个l_tls_offset 字段，以告诉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。

__thread 变量下方是堆栈。这个堆栈的顶部是start_thread() 代码，所以在它实际执行用户代码之前它仍然是一个方法（但不会太远）。

【讨论】：

【解决方案2】：

在 Linux x86_64 上堆栈分配和对齐如何与 pthread 配合使用

子线程中的“堆栈”实际上只是一块内存，通常是 malloc 的（内部可以通过映射匿名区域来实现），尽管您也可以使用原始堆栈区域本身，前提是它仍然有效在线程的生命周期内，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);

【讨论】：