LV05-02-线程-05-线程取消与清理

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本文主要是进程——线程取消与清理的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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Windows windows11
Ubuntu Ubuntu16.04的64位版本
VMware® Workstation 16 Pro 16.2.3 build-19376536
SecureCRT Version 8.7.2 (x64 build 2214) - 正式版-2020年5月14日
开发板 正点原子 i.MX6ULL Linux阿尔法开发板
uboot NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)
linux内核 linux-4.15(NXP官方提供)
STM32开发板 正点原子战舰V3(STM32F103ZET6)
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参考方向 参考原文
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一、线程取消

1. 取消函数

1.1 pthread_cancel()

1.1.1 函数说明

在 linux 下可以使用 man pthread_cancel 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
int pthread_cancel(pthread_t thread);

【函数说明】该函数向一个指定的线程（包括调用此函数的线程）发送取消请求。

【函数参数】

  • thread ： pthread_t 类型，参数 thread 指定需要取消的目标线程的线程 ID 。

【返回值】 int 类型，成功返回 0 ，失败将返回错误码。

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_cancel(tid);
pthread_cancel(pthread_self());/* 向自己发送请求*/

【注意事项】

（1）发出取消请求之后，函数 pthread_cancel() 立即返回，不会等待目标线程的退出。默认情况下，目标线程也会立刻退出，其行为表现为如同调用了参数为 PTHREAD_CANCELED （其实就是 (void *)-1 ）的 pthread_exit() 函数，但是，线程可以设置自己不被取消或者控制如何被取消后边会介绍，所以 pthread_cancel() 并不会等待线程终止，仅仅只是提出请求。

（2）线程也可以向自己发送取消请求。

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pthread_cancel(pthread_self());

1.1.2 使用实例

点击查看实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel */
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h> /* strerror */

#define macro 1 /* 决定主线程是否发出取消请求 */

void *threadCancel(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i = 0;
	int ret;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, (void *)threadCancel, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		sleep(1);/* 停留2s后取消创建的新线程*/
		printf("main thread running!i = %d\n", i);
	}
	/* 2. 取消线程 */
	printf("cancel thread!\n----------------\n");
#if macro == 1
	pthread_cancel(tid);
#endif
	/* 3. 回收线程 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	/* 这一句将会导致一个段错误 */
	printf("thread ret=%s\n", (char*)retv);
	return 0;
}

void *threadCancel(void *arg)
{
	int i = 0;
	printf("This is a new thread!\n");
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("new thread running! i = %d\n", i);
		sleep(1);
	}

	/* 由于线程取消，下边这句永远不会执行，所以就无返回值，于是主线程中的回收线程
	   函数就会出现内存访问的错误	*/
	printf("new thread exit!\n");
	pthread_exit("new thread return");
}

程序中的宏 macro 用于决定主线程是否发出取消请求。

  • 若 macro 为 1 ，则主线程不会发出线程取消请求。
  • 若 macro 为 0 ，则主线程进入 for 循环休眠 2s 后发出取消请求。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140496116229696
This is a new thread!
new thread running! i = 0
main thread running!i = 0
new thread running! i = 1
main thread running!i = 1
cancel thread!
----------------
new thread running! i = 2
段错误 (核心已转储)

此种情况下，主线程在休眠 2s 后，向新线程发送取消请求，当新线程执行完循环内的 printf 后直接取消线程，所以后边的 pthread_exit() 函数是不会执行的，也就不存在退出码，这也意味着主线程中的线程回收函数 pthread_join() 根本就接收不到 retval 参数，而这又是一个指针变量，这个指针就成为了一个空指针，主线程中访问了一个空指针，自然会出现段错误。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140382870578752
This is a new thread!
new thread running! i = 0
main thread running!i = 0
new thread running! i = 1
main thread running!i = 1
cancel thread!
----------------
new thread running! i = 2
new thread running! i = 3
new thread running! i = 4
new thread exit!
thread ret=new thread return

此种情况为正常运行，主线程和新线程都正常运行完毕。

【注意事项】

首先我们需要知道 printf 和 sleep 都属于 Cancellation points 也就是取消点，这个后边会有一节笔记专门记录这个这个的存在导致新线程中 sleep 语句和 printf 语句放置位置的不同就会有不同的情况，若 sleep 在前，当发出取消请求后， printf 不会再执行。

2. 取消状态及类型

2.1 pthread_setcancelstate()

2.1.1 函数说明

在 linux 下可以使用 man pthread_setcancelstate 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

【函数说明】设置调用该函数的线程的取消状态。

【函数参数】

  • state ： int 类型，参数 state 中给定的值将会被设置为调用线程的取消状态。
点击查看 state 可取的值
PTHREAD_CANCEL_ENABLE 线程可以取消，这是新创建的线程取消性状态的默认值，所以新建线程以及主线程默认都是可以取消的。
PTHREAD_CANCEL_DISABLE线程不可被取消，如果此类线程接收到取消请求，则会将请求挂起，直至线程的取消性状态变为PTHREAD_CANCEL_ENABLE。
  • oldstate ： int * 类型，线程之前的取消性状态会保存在参数 oldstate 指向的缓冲区中，如果对之前的状态不感兴趣， Linux 允许将参数 oldstate 设置为 NULL 。

【返回值】 int 类型，成功返回 0 ，失败将返回错误码。

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);/* 设置为不可被取消 */
pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);/* 设置为可被取消 */

【注意事项】 pthread_setcancelstate() 函数执行的设置取消性状态和获取旧状态操作，这两步是一个原子操作。

2.1.2 使用实例

点击查看实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel */
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h> /* strerror */

#define macro 1 /* 决定新线程中是否设置取消状态 */

void *threadCancel(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i = 0;
	int ret;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, (void *)threadCancel, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		sleep(1);/* 停留5s后取消创建的新线程*/
		printf("main thread running!i = %d\n", i);
	}
	/* 2. 取消线程 */
	printf("cancel thread!\n----------------\n");
	pthread_cancel(tid);
	/* 3. 回收线程 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	/* 这一句将会导致一个段错误 */
	printf("thread ret=%s\n", (char*)retv);
	return 0;
}

void *threadCancel(void *arg)
{
	int i = 0;
#if macro == 1
	pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);/* 设置为不可被取消 */
#endif
	printf("This is a new thread!\n");
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		sleep(1);
		printf("new thread running!i = %d\n", i);
	}
#if macro == 1
	pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);/* 设置为可被取消 */
#endif
	printf("new thread exit!\n");
	pthread_exit("new thread return");
}

程序中主线程进入 for 循环休眠 2s 后发出取消请求，宏 macro 用于决定新线程中是否设置取消状态。

  • 若 macro 为 1 ，则新线程会设置为不可取消， for 循环执行完毕后，线程才正常结束。
  • 若 macro 为 0 ，则主线程进入 for 循环休眠 2s 后发出取消请求。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=139966405953088
This is a new thread!
main thread running!i = 0
new thread running!i = 0
main thread running!i = 1
cancel thread!
----------------
new thread running!i = 1
new thread running!i = 2
new thread running!i = 3
new thread running!i = 4
段错误 (核心已转储)

此种情况下，主线程在休眠 2s 后，向新线程发送取消请求，由于新线程设置了自己不可被取消，所以会执行完自己内部的 for 循环，循环执行完毕后又设置自己为可取消，而下边刚好又出现了 printf 函数（ Cancellation points ），此时线程直接取消，所以线程后边的线程退出函数 pthread_exit() 是不会执行的，也就不存在退出码，这也意味着主线程中的线程回收函数 pthread_join() 根本就接收不到 retval 参数，而这又是一个指针变量，这个指针就成为了一个空指针，主线程中访问了一个空指针，自然会出现段错误。

其实尝试一下去掉线程退出函数前边的 printf 语句，会发现线程会正常的退出，不会发生段错误。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140574419174976
This is a new thread!
main thread running!i = 0
new thread running!i = 0
main thread running!i = 1
cancel thread!
----------------
new thread running!i = 1
段错误 (核心已转储)

此种情况为主线程发送取消请求后，新线程中遇到 sleep 就直接取消了。

【注意事项】 printf 和 sleep 都属于 Cancellation points 也就是取消点。

2.2 pthread_setcanceltype()

2.2.1 函数说明

在 linux 下可以使用 man pthread_setcanceltype 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
int pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

【函数说明】设置调用该函数的线程的取消类型。

【函数参数】

  • type ： int 类型，参数 type 中给定的值将会被设置为调用线程的取消类型。
点击查看 type 可取的值
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED取消请求到来时，线程还是继续运行，取消请求被挂起，直到线程到达某个取消点（cancellation point）为止，这是所有新建线程包括主线程默认的取消性类型。
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS可能会在任何时间点取消线程，这种取消性类型应用场景很少。
【说明】通常是立即取消，但不一定，这里的立即只是说目标线程不用等执行到属于cancellation point的函数的时候才会取消，它会在获得调度之后立即取消，因为内核调度会有延时，所以并不能保证时间上的“立即”。
  • oldtype ： int * 类型，线程之前的取消类型会保存在参数 oldtype 指向的缓冲区中，如果对之前的状态不感兴趣， Linux 允许将参数 oldtype 设置为 NULL 。

【返回值】 int 类型，成功返回 0 ，失败将返回错误码。

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, NULL);/* 到达某个取消点取消 */
pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);/* 立刻取消 */

【注意事项】 pthread_setcanceltype() 函数执行的设置取消性类型和获取旧类型操作，这两步是一个原子操作。

2.2.2 使用实例

点击查看实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_testcancel pthread_self*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

#define macro 0

void *threadCancelType(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	int i = 0;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, (void *)threadCancelType, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		sleep(1);
		printf("main thread!i=%d\n", i);
	}
	/* 2. 申请取消线程 */
	printf("----------------\ncancel thread!\n----------------\n");
	pthread_cancel(tid);
	/* 3. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCancelType(void *arg)
{
	printf("This is a thread test!\n");
#if macro == 1
	pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL);/* 到达取消点取消 */
#else
	pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS,NULL);/* 立即取消 */
#endif
	while(1);

	return (void *)0;
}

程序中的宏 macro 用于配置新线程的取消类型。

  • 若 macro 为 1 ，则新线程取消类型为 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 。
  • 若 macro 为 0 ，则新线程取消类型为 PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140369903380032
This is a thread test!
main thread!i=0
main thread!i=1
----------------
cancel thread!
----------------

此种情况下，主线程在休眠 2s 后，向新线程发送取消请求，新线程设置为了到达取消点取消，下边有一个 while(1) 的死循环，且内部无取消点，这就意味着新线程不会结束，主线程也会阻塞等待新线程结束。可以重开一个终端使用如下命令查看线程：

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ps -eLf|grep a.out

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140581044491840
This is a thread test!
main thread!i=0
main thread!i=1
----------------
cancel thread!
----------------
thread test end, code=-1

此种情况在新线程中设置了线程立即取消，所以即便没有遇到取消点，也会正常的结束线程，主线程也会正常执行完毕。

3. 取消点

3.1 取消点的概念

终于到了这一部分的笔记了，前边的关于线程取消的函数都是与取消点相关，现在就来了解一下这到底是什么吧。

前边知道若将线程的取消性类型设置为 PTHREAD_CANCEL_DEFERRED 时（线程可以取消状态下），收到其它线程发送过来的取消请求时，仅当线程抵达某个取消点时，取消请求才会起作用。

所谓取消点其实就是一系列函数，当执行到这些函数的时候，才会真正响应取消请求，这些函数就是取消点；在没有出现取消点时，取消请求是无法得到处理的。这是因为系统认为，即便收到了取消请求，但是没有到达取消点时，线程正在执行的工作是不能被停止的，正在执行关键代码，此时终止线程将可能会导致出现意想不到的异常发生。

3.2 取消点函数

关于取消点函数，我们在 Linux 下可以使用 man 7 pthreads 进行查看，取消点函数主要是帮助手册的 Cancellation points 部分。下边仅仅是罗列写这篇笔记时， Ubuntu21.04 中 man 手册上显示的取消点函数，只是便于自己查看，最好还是直接查 man 手册吧( POSIX.1-2001 and/or POSIX.1-2008 )。

  • 在 POSIX.1-2001 and/or POSIX.1-2008 中必须是取消点的函数
点击查看函数列表
accept() getpmsg() open() putmsg() sem_wait() system()
aio_suspend() lockf() openat() putpmsg() send() tcdrain()
clock_nanosleep()mq_receive() pause() pwrite() sendmsg() usleep()
close() mq_send() poll() read() sendto() wait()
connect() mq_timedreceive()pread() readv() sigpause() waitid()
creat() mq_timedsend() pselect() recv() sigsuspend() waitpid()
fcntl() msgrcv() pthread_cond_timedwait()recvfrom() sigtimedwait()write()
fdatasync() msgsnd() pthread_cond_wait() recvmsg() sigwait() writev()
fsync() msync() pthread_join() select() sigwaitinfo()
getmsg() nanosleep() pthread_testcancel() sem_timedwait() sleep()

【说明】

（1）以下函数有备注，上边为了不占篇幅，将备注删去了

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fcntl()    F_SETLKW
lockf()    F_LOCK
openat()   [Added in POSIX.1-2008]
sigpause() [POSIX.1-2001 only (moves to "may" list in POSIX.1-2008)]
usleep()   [POSIX.1-2001 only (function removed in POSIX.1-2008)]

（2）还有一部分函数在 POSIX.1-2001 and/or POSIX.1-2008 可能是取消点函数，这些函数较多吗，这里就不写了，可以在 Ubuntu 中使用 man 7 pthreads 查看 Cancellation points 部分。

3.3 取消点函数执行嘛？

这个问题嘛，仅仅是记录自己的一个测试例程，上边我们知道 printf 函数就属于取消点函数，所以我们可以使用该函数进行一个测试。

点击查看实例
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_testcancel pthread_self*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

#define macro 0

void *threadCancelType(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	int i = 0;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, (void *)threadCancelType, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		sleep(1);
		printf("main thread!i=%d\n", i);
	}
	/* 2. 申请取消线程 */
	printf("----------------\ncancel thread!\n----------------\n");
	pthread_cancel(tid);
	/* 3. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCancelType(void *arg)
{
	int i = 0;
	printf("This is a thread test!\n");
	pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL); /* 设置为到取消点取消 */
	pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);/* 设置为不可被取消 */
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("new pthread!i=%d\n", i);
		sleep(1);
	}
	pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);/* 设置为可被取消 */
	printf("I'm printf() Cancellation points!\n");

	return (void *)0;
}

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=139932233295424
This is a thread test!
new pthread!i=0
main thread!i=0
new pthread!i=1
new pthread!i=2
main thread!i=1
----------------
cancel thread!
----------------
new pthread!i=3
new pthread!i=4
I'm printf() Cancellation points!
thread test end, code=-1

这说明取消点函数是执行完毕后退出的。

3.4 添加取消点

假设线程执行的是一个不含取消点的循环（譬如 for 循环、 while 循环），那么这时线程永远也不会响应取消请求，也就意味着除了线程自己主动退出，其它线程将无法通过向它发送取消请求而终止它，，但实际需求是，该线程必须可以被其它线程通过发送取消请求的方式终止，那这个时候怎么办？此时可以使用 pthread_testcancel() ，该函数目的很简单，就是产生一个取消点，线程如果已有处于挂起状态的取消请求，那么只要调用该函数，线程就会随之终止。

3.4.1 pthread_testcancel()

3.4.1.1 函数说明

在 linux 下可以使用 man pthread_testcancel 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
void pthread_testcancel(void);

【函数说明】设置一个取消点。

【函数参数】 none

【返回值】 none

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_testcancel()

【注意事项】 none

3.4.1.2 使用实例
点击查看实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_testcancel pthread_self*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

#define macro 0

void *threadCancelType(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	int i = 0;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, (void *)threadCancelType, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		sleep(1);
		printf("main thread!i=%d\n", i);
	}
	/* 2. 申请取消线程 */
	printf("----------------\ncancel thread!\n----------------\n");
	pthread_cancel(tid);
	/* 3. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCancelType(void *arg)
{
	int i = 0;
	printf("This is a thread test!\n");
	pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED,NULL);/* 到达取消点取消 */
	while(1)
	{
		/* 屏蔽 sleep printf两个函数的取消点功能 */
		pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL);/* 设置为不可被取消 */
		sleep(1);
		printf("new thread!i=%d\n", i);
		pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);/* 设置为可被取消 */
		/* 设置取消点 */
		if(i++ == 6 && macro == 1)
			pthread_testcancel();
		
	}
	return (void *)0;
}

程序中的宏 macro 用于配置新线程的取消类型。

  • 若 macro 为 1 ，则新线程自己添加一个取消点。
  • 若 macro 为 0 ，则新线程不设置取消点。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140083039794752
This is a thread test!
main thread!i=0
new thread!i=0
main thread!i=1
----------------
cancel thread!
----------------
new thread!i=1
new thread!i=2
new thread!i=3
new thread!i=4
new thread!i=5
new thread!i=6
thread test end, code=-1

这个时候，当 i = 6 的时候设置取消点，线程被取消。

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140136216446528
This is a thread test!
new thread!i=0
main thread!i=0
main thread!i=1
----------------
cancel thread!
----------------
new thread!i=1
new thread!i=2
new thread!i=3
new thread!i=4
new thread!i=5
new thread!i=6
new thread!i=7
new thread!i=8

此种情况中，新线程是无法被取消的。

二、线程清理

前边学习了 atexit() 函数，使用 atexit() 函数注册进程终止处理函数，当进程调用 exit() 退出时就会执行进程终止处理函数；其实，当线程退出时也可以这样做，当线程终止退出时，去执行这样的处理函数，我们把这个函数称为线程清理函数（ thread cleanup handler ）。

一个线程可以注册多个清理函数，这些清理函数记录在栈中，每个线程都可以拥有一个清理函数栈，栈是一种先进后出的数据结构，也就是说它们的执行顺序与注册（添加）顺序相反，当执行完所有清理函数后，线程终止。

【注意事项】同一个清理函数可以被注册多次，满足执行条件的话注册多少次就会执行多少次。

1.函数说明

1.1 pthread_cleanup_push()

在 linux 下可以使用 man pthread_cleanup_push 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);

【函数说明】该函数向清理函数栈中添加一个清理函数。

【函数参数】

  • routine ：是一个函数指针变量指向一个 routine() 函数，其中 routine() 函数无返回值，且只有一个 void * 类型参数。
  • arg ： void * 类型，当调用清理函数 routine() 时，将 arg 作为 routine() 函数的参数。

【返回值】 none

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_cleanup_push(cleanup, NULL);
pthread_cleanup_pop(0);

【注意事项】必须和 pthread_cleanup_pop() 成对使用。

1.2 pthread_cleanup_pop()

在 linux 下可以使用 man pthread_cleanup_pop 命令查看该函数的帮助手册。

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/* Compile and link with -pthread. */
#include <pthread.h>
void pthread_cleanup_pop(int execute);

【函数说明】该函数将清理函数栈中最顶层（也就是最后添加的函数，最后入栈）的函数移除。

【函数参数】

  • execute ： int 类型，如果为 0 ，清理函数不会被调用，只是将清理函数栈中最顶层的函数移除；如果参数 execute 为非 0 ，则除了将清理函数栈中最顶层的函数移除之外，还会执行相应的清理函数。

【返回值】 none

【使用格式】一般情况下基本使用格式如下：

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/* 需要包含的头文件 */
#include <pthread.h>

/* 至少应该有的语句 */
pthread_cleanup_push(cleanup, NULL);
pthread_cleanup_pop(0);

【注意事项】必须和 pthread_cleanup_pop() 成对使用。

2. 函数使用

2.1 函数实现方式

上边介绍完了那两个函数，接下来先踩一个坑，就是这俩函数为啥必须成对出现？为啥有几个 pthread_cleanup_push 就要有几个 pthread_cleanup_pop() 呢？

我们来查一下这两个函数的实现( pthread.h )：

点击查看实现方式 
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#  define pthread_cleanup_push(routine, arg) \
  do {									      \
    struct __pthread_cleanup_frame __clframe				      \
      __attribute__ ((__cleanup__ (__pthread_cleanup_routine)))		      \
      = { .__cancel_routine = (routine), .__cancel_arg = (arg),	 	      \
	  .__do_it = 1 };

/* Remove a cleanup handler installed by the matching pthread_cleanup_push.
   If EXECUTE is non-zero, the handler function is called. */
#  define pthread_cleanup_pop(execute) \
    __clframe.__do_it = (execute);					      \
  } while (0)

尽管上面我们将 pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop() 称之为函数，但它们是通过宏来实现，可展开为分别由 { 和 } 所包裹的语句序列，所以必须在与线程相同的作用域中以匹配对的形式使用，必须一一对应着来使用。

当我们只使用 pthread_cleanup_push() 函数时，程序可能会报以下错误：

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error: expected declaration or statement at end of input

2.2 函数执行条件

线程清理函数执行的条件：

（1）线程调用 pthread_exit() 退出时。

（2）线程响应取消请求时。

（3）用非 0 参数调用 pthread_cleanup_pop() 。

除了以上三种情况之外，其它方式终止线程将不会执行线程清理函数，例如在某线程函数start中执行 return 语句退出时就不会执行清理函数。

2.3 pthread_exit() 触发清理函数实例

点击查看 pthread_exit() 触发清理函数实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_setcancelstate*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

void *threadCleanUp(void *arg);
void threadCleanUp1(void *arg);
void threadCleanUp2(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, threadCleanUp, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	sleep(1);
	/* 2. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCleanUp(void *arg)
{
	int i = 0;
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp1,"threadCleanUp1 runing!");
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp2,"threadCleanUp2 runing!");
	printf("This is a new thread!\n");
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("thread runing[%d]!\n", i);
		sleep(1);
	}printf("The new thread is ready to exit!\n");
	pthread_exit("thread return");
	pthread_cleanup_pop(0);
	pthread_cleanup_pop(0);
	return (void *)0;
}

void threadCleanUp1(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp1,arg=%s\n", (char*)arg);
}

void threadCleanUp2(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp2,arg=%s\n", (char*)arg);
}

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140032863184448
This is a new thread!
thread runing[0]!
thread runing[1]!
thread runing[2]!
thread runing[3]!
thread runing[4]!
The new thread is ready to exit!
threadCleanUp2,arg=threadCleanUp2 runing!
threadCleanUp1,arg=threadCleanUp1 runing!
thread test end, code=93830143500505

2.4 pthread_cancel() 触发清理函数实例

点击查看 pthread_cancel() 触发清理函数实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_setcancelstate*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

void *threadCleanUp(void *arg);
void threadCleanUp1(void *arg);
void threadCleanUp2(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	int i = 0;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, threadCleanUp, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);
	for(i = 0; i < 2; i++)
	{
		printf("main thread!i=%d\n", i);
		sleep(1);
	}
	/* 2. 申请取消线程 */
	printf("----------------\ncancel thread!\n----------------\n");
	pthread_cancel(tid);
	/* 3. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCleanUp(void *arg)
{
	int i = 0;
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp1,"threadCleanUp1 runing!");
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp2,"threadCleanUp2 runing!");
	printf("This is a thread test!\n");
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("thread runing[%d]!\n", i);
		sleep(1);
	}
	pthread_cleanup_pop(0);
	pthread_cleanup_pop(0);
	return (void *)0;
}

void threadCleanUp1(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp1,arg=%s\n",(char*)arg);
}

void threadCleanUp2(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp2,arg=%s\n",(char*)arg);
}

在终端执行以下命令编译程序：

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gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=139866019890752
main thread!i=0
This is a thread test!
thread runing[0]!
main thread!i=1
thread runing[1]!
----------------
cancel thread!
----------------
thread runing[2]!
threadCleanUp2,arg=threadCleanUp2 runing!
threadCleanUp1,arg=threadCleanUp1 runing!
thread test end, code=-1
点击查看 用非 0 参数调用 pthread_cleanup_pop() 触发清理函数实例
test.c
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#include <stdio.h>
#include <pthread.h>/* pthread_create pthread_exit pthread_cancel pthread_setcancelstate*/
#include <unistd.h> /* sleep */
#include <string.h>

void *threadCleanUp(void *arg);
void threadCleanUp1(void *arg);
void threadCleanUp2(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int ret;
	pthread_t tid;
	void *retv;
	/* 1. 创建一个线程 */
	ret = pthread_create(&tid, NULL, threadCleanUp, NULL);
	printf("This is main thread,ret=%d,tid=%lu\n", ret, tid);

	sleep(2);/* 这里停留一下，创建的线程才有时间运行 */
	/* 2. 回收线程,若取消成功，这里将会返回错误，然后打印信息 */
	ret = pthread_join(tid, &retv);
	if(ret != 0)
		printf("pthread_join error: %s\n", strerror(ret));
	printf("thread test end, code=%ld\n", (long)retv);
	return 0;
}

void *threadCleanUp(void *arg)
{
	int i = 0;
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp1,"threadCleanUp1 runing!");
	pthread_cleanup_push(threadCleanUp2,"threadCleanUp2 runing!");
	printf("This is a thread test!\n");
	for(i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("thread runing[%d]!\n", i);
		sleep(1);
	}
	pthread_cleanup_pop(0);
	pthread_cleanup_pop(1);/* 只执行这个回调函数 */
	return (void *)0;
}

void threadCleanUp1(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp1,arg=%s\n",(char*)arg);
}

void threadCleanUp2(void *arg)
{
	printf("threadCleanUp2,arg=%s\n",(char*)arg);
}

在终端执行以下命令编译程序：

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2
gcc test.c -Wall -l pthread # 生成可执行文件 a.out 
./a.out # 执行可执行程序

然后，终端会有以下信息显示：

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This is main thread,ret=0,tid=140153667556928
This is a thread test!
thread runing[0]!
thread runing[1]!
thread runing[2]!
thread runing[3]!
thread runing[4]!
threadCleanUp1,arg=threadCleanUp1 runing!
thread test end, code=0