Какие участки памяти создаются при создании потока

1️⃣ Как кратко ответить

При создании потока в C++ выделяются следующие участки памяти: стек потока, который используется для хранения локальных переменных и управления вызовами функций, и область для хранения структуры данных, управляющей потоком, включая его идентификатор и состояние. Также может быть выделена память для хранения специфичных для потока данных, если это предусмотрено библиотекой потоков.

2️⃣ Подробное объяснение темы

В C++ потоки создаются для выполнения параллельных задач, что позволяет программе выполнять несколько операций одновременно. При создании нового потока операционная система и среда выполнения выделяют несколько ключевых участков памяти, которые необходимы для его функционирования.

1. Стек потока: Каждый поток имеет свой собственный стек. Стек используется для хранения локальных переменных, адресов возврата функций и других данных, необходимых для управления вызовами функций. Размер стека может быть задан при создании потока, и он обычно меньше, чем у основного потока, чтобы экономить память.

   #include <iostream>
   #include <thread>
   ​
   void threadFunction() {
       int localVariable = 42; // Локальная переменная, хранящаяся в стеке потока
       std::cout << "Local variable in thread: " << localVariable << std::endl;
   }
   ​
   int main() {
       std::thread t(threadFunction); // Создание нового потока
       t.join(); // Ожидание завершения потока
       return 0;
   }
   

   В этом примере localVariable хранится в стеке потока t.

2. Управляющая структура данных: Для каждого потока создается структура данных, которая управляет его состоянием. Эта структура включает в себя идентификатор потока, его состояние (например, выполняется, приостановлен, завершен) и другую служебную информацию, необходимую для управления потоком.

3. Специфичные для потока данные: Некоторые библиотеки потоков позволяют хранить данные, специфичные для каждого потока. Это может быть полезно для хранения информации, которая должна быть уникальной для каждого потока, например, данные сеанса пользователя в многопользовательском приложении.

   #include <iostream>
   #include <thread>
   ​
   // Пример использования thread_local для хранения данных, специфичных для потока
   thread_local int threadSpecificData = 0;
   ​
   void threadFunction(int id) {
       threadSpecificData = id; // Установка специфичных для потока данных
       std::cout << "Thread ID: " << id << ", Thread-specific data: " << threadSpecificData << std::endl;
   }
   ​
   int main() {
       std::thread t1(threadFunction, 1);
       std::thread t2(threadFunction, 2);
   ​
       t1.join();
       t2.join();
       return 0;
   }
   

   В этом примере threadSpecificData является переменной, специфичной для каждого потока, и хранит уникальное значение для каждого из них.

Эти участки памяти необходимы для обеспечения изоляции и независимости потоков друг от друга, что позволяет им выполнять задачи параллельно без конфликтов.