首先要搞明白什么是POSIX。很早之前，还没有Linux Kernel的时候，是Unix的天下。Unix是一款开源的系统，很多开发者都基于Unix做各种定制开发并开源出来，一时间各种类Unix系统层出不穷，局面一度非常混乱。为了提升各版本系统的兼容性和支持跨平台开发，IEEE发布了POSIX标准。POSIX全称是Portable Operating System Interface for Computing Systems，它定义了具备可移植操作系统的各种标准，其中关于线程的标准参考：pthreads。目前包括Linux、Windows、macOS、iOS等系统都是兼容或部分兼容POSIX标准的。
Linux Kernel的早期版本并没有线程的概念，所有的任务都是通过进程管理调度的。Linux Kernel 2.0到2.4的版本，使用LinuxThread线程模型来实现对线程的支持。具体的和clone系统调用的flags参数有关：
#include <sched.h>
int clone(int (*fn)(void *), void *stack, int flags, void *arg, ...
/* pid_t *parent_tid, void *tls, pid_t *child_tid */ );
如果flags中设置有CLONE_VM标志位，则表示和父进程使用相同的虚拟内存空间，即在用户态申请创建一个线程时，在内核中实际创建了一个进程，只不过这个进程和父进程共享虚拟内存空间。可知，使用LinuxThread线程模型时在一个进程的不同的线程中执行getpid获取到的值是不一样的，这与POSIX标准相悖。
为了兼容POSIX标准，glibc引入了由Redhat主导贡献的NPTL（Native POSIX Thread Library）的线程模型。同时为了支持NPTL，Linux Kernel 2.6也做了相应的调整。一个重要的改动是在进程信息结构体task_struct中新增tgid字段：
struct task_struct {
...
pid_t pid; //线程ID
pid_t tgid; //线程组ID，即进程ID
struct task_struct *group_leader; //主线程指针
...
}
当一个线程的pid和tgid相等时，这个线程就是组长线程，也就是常说的“主线程”，其pid就是这个线程组的进程号。而线程组的其它线程的tgid被设置为主线程的pid。使用getpid()获取到的是进程ID，实际上读取的是tgid字段。而gettid()返回的则是pid字段。NPTL同时在clone函数中新增CLONE_THREAD标志位，告诉内核需要创建的是线程，内核会将新线程的tgid设置为调用线程的pid并设置自己的线程ID。这样，线程ID就符合POSIX标准了。
可以看到，在Linux Kernel中无论是早期的LinuxThread还是现在使用的NPTL线程模型，内核并没有过多地区分线程和进程，线程就是所谓的轻量级的进程，它们在内核中都是使用task_struct结构。
我们平时使用的pthread_create、pthread_self属于用户态接口，包含在glibc中，而glibc是目前Linux系统上的标准C库。应用程序通过pthread_create创建一个线程，在内核中对应的就是NPTL线程。
由于存在用户态和内核态两层线程模型，自然存在两种线程ID。
- gettid
从Linux kernel 2.4.11开始以系统调用的方式支持，并在glibc 2.3.0版本开始支持gettid的函数调用。gettid返回pid_t（int型）的线程ID，也就是上面提到的内核task_struct结构的pid字段。NPTL线程模型保证了每一个线程（进程）ID都是独有的，不会发生冲突。
pid_t ttid = syscall(SYS_gettid);
iOS/macOS未实现SYS_gettid的系统调用，总是返回-1。
- pthread_self
由POSIX threads库提供的接口，返回pthread_t类型的线程句柄。pthread_t由pthread线程库分配和维护，仅能保证同一个进程中是唯一的。但POSIX标准并没有规定pthread_t的具体格式，不同系统中pthread_t的实现可能是不一样的。
以iOS/macOS为例：
// <sys/_pthread/_pthread_types.h>
typedef struct _opaque_pthread_t *__darwin_pthread_t;
// <sys/_pthread/_pthread_t.h>
struct __darwin_pthread_handler_rec {
void (*__routine)(void *); // Routine to call
void *__arg; // Argument to pass
struct __darwin_pthread_handler_rec *__next;
};
// https://kanchuan.com/blog/158-thread-id
struct _opaque_pthread_t {
long __sig;
struct __darwin_pthread_handler_rec *__cleanup_stack;
char __opaque[__PTHREAD_SIZE__];
};
typedef __darwin_pthread_t pthread_t;
可以看到，pthread_t是指向_opaque_pthread_t结构体的指针，结构体中的__darwin_pthread_handler_rec存储了线程需要调用的函数及参数。
iOS/macOS提供了pthread_threadid_np的扩展方法将pthread_t的线程句柄转换为整数的线程ID。
int pthread_threadid_np(pthread_t _Nullable,__uint64_t* _Nullable);
在iOS/macOS系统中，也可以使用SYS_thread_selfid的系统调用获取整数的线程ID，和pthread_threadid_np效果一样。
pid_t tid = syscall(SYS_thread_selfid);
而在Linux系统中，pthread_t在pthreadtypes.h中定义：
typedef unsigned long int pthread_t;
可以看到pthread_t就是数值型的线程ID。
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