Linux多线程（二）（线程等待，退出）

1. 线程的等待退出

1.1. 等待线程退出

线程从入口点函数自然返回，或者主动调用pthread_exit()函数，都可以让线程正常终止

线程从入口点函数自然返回时，函数返回值可以被其它线程用pthread_join函数获取

pthread_join原型为：

#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);

1. 该函数是一个阻塞函数，一直等到参数th指定的线程返回；与多进程中的wait或waitpid类似。

thread_return是一个传出参数，接收线程函数的返回值。如果线程通过调用pthread_exit()终止，则pthread_exit()中的参数相当于自然返回值，照样可以被其它线程用pthread_join获取到。

Example：返回值的例子

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <pthread.h>

void *ThreadFunc(void *pArg)

{

int iArg = (int)pArg; //将void*转换为int

sleep(iArg);

if(iArg < 3)

return (void *)(iArg*2);

else

pthread_exit((void *)(iArg*2)); //和reaturn达到的效果一样，都可以用于正常返回

}

int main()

{

pthread_t thdId;

int iRet = 0;

pthread_create(&thdId, NULL, ThreadFunc, (void *)2 ); //传递参数值为2

pthread_join(thdId,(void **)&iRet); //接收子线程的返回值

printf("The first child thread ret is:%d\n",iRet);

pthread_create(&thdId, NULL, ThreadFunc, (void *)4 );

pthread_join(thdId,(void **)&iRet);

printf("The second child thread ret is:%d\n",iRet);

return 0;

}

2. 该函数还有一个非常重要的作用，由于一个进程中的多个线程共享数据段，因此通常在一个线程退出后，退出线程所占用的资源并不会随线程结束而释放。如果th线程类型并不是自动清理资源类型的，则th线程退出后，线程本身的资源必须通过其它线程调用pthread_join来清除,这相当于多进程程序中的waitpid。

Example：子线程释放空间

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

#include <malloc.h>

void* threadfunc(void *args)

{

char *p = (char*)malloc(10); //自己分配了内存

int i = 0;

for(; i < 10; i++)

{

printf("hello,my name is wangxiao!\n");

sleep(1);

}

free(p); //如果父线程中没有调用pthread_cancel，此处可以执行

printf("p is freed\n");

pthread_exit((void*)3);

}

int main()

{

pthread_t pthid;

pthread_create(&pthid, NULL, threadfunc, NULL);

int i = 1;

for(; i < 5; i++) //父线程的运行次数比子线程的要少，当父线程结束的时候，如果没有pthread_join函数等待子线程执行的话，子线程也会退出。

{

printf("hello,nice to meet you!\n");

sleep(1);

// if(i % 3 == 0)

// pthread_cancel(pthid); //表示当i%3==0的时候就取消子线程，该函数将导致子线程直接退出，不会执行上面紫色的free部分的代码，即释放空间失败。要想释放指针类型的变量p，此时必须要用pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop函数释放空间，见后面的例子

}

int retvalue = 0;

pthread_join(pthid,(void**)&retvalue); //等待子线程释放空间，并获取子线程的返回值

printf("return value is :%d\n",retvalue);

return 0;

}

1.2. 线程的取消

线程也可以被其它线程杀掉，在Linux中的说法是一个线程被另一个线程取消(cancel)。

线程取消的方法是一个线程向目标线程发cancel信号，但是如何处理cancel信号则由目标线程自己决定，目标线程或者忽略、或者立即终止、或者继续运行至cancelation-point(取消点)后终止。

取消点：

根据POSIX标准，pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()等函数以及read()、write()等会引起阻塞的系统调用都是Cancelation-point，而其他pthread函数都不会引起Cancelation动作。但是pthread_cancel的手册页声称，由于Linux线程库与C库结合得不好，因而目前C库函数都不是Cancelation-point；但CANCEL信号会使线程从阻塞的系统调用中退出，并置EINTR错误码，因此可以在需要作为Cancelation-point的系统调用前后调用pthread_testcancel()，从而达到POSIX标准所要求的目标，即如下代码段：

pthread_testcancel();

retcode = read(fd, buffer, length);

pthread_testcancel();

但是从RedHat9.0的实际测试来看，至少有些C库函数的阻塞函数是取消点，如read(),getchar()等，而sleep()函数不管线程是否设置了pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE,NULL)，都起到取消点作用。总之，线程的取消一方面是一个线程强行杀另外一个线程，从程序设计角度看并不是一种好的风格，另一方面目前Linux本身对这方面的支持并不完善，所以在实际应用中应该谨慎使用！！

int pthread_cancel(pthread_t thread); //尽量不要用，linux支持并不完善

1.3. 线程终止清理函数

不论是可预见的线程终止还是异常终止，都会存在资源释放的问题，在不考虑因运行出错而退出的前提下，如何保证线程终止时能顺利的释放掉自己所占用的资源，特别是锁资源，就是一个必须考虑解决的问题。

最经常出现的情形是资源独占锁的使用：线程为了访问临界共享资源而为其加上锁，但在访问过程中该线程被外界取消，或者发生了中断，则该临界资源将永远处于锁定状态得不到释放。外界取消操作是不可预见的，因此的确需要一个机制来简化用于资源释放的编程。

在POSIX线程API中提供了一个pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()函数对用于自动释放资源--从pthread_cleanup_push()的调用点到pthread_cleanup_pop()之间的程序段中的终止动作都将执行pthread_cleanup_push()所指定的清理函数。API定义如下：

void pthread_cleanup_push(void (*routine) (void *), void *arg)

void pthread_cleanup_pop(int execute)

pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()采用先入后出的栈结构管理

void routine(void *arg)函数在调用pthread_cleanup_push()时压入清理函数栈，多次对pthread_cleanup_push()的调用将在清理函数栈中形成一个函数链，在执行该函数链时按照压栈的相反顺序弹出。execute参数表示执行到pthread_cleanup_pop()时是否在弹出清理函数的同时执行该函数，为0表示不执行，非0为执行；这个参数并不影响异常终止时清理函数的执行。

pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()是以宏方式实现的，这是pthread.h中的宏定义：

#define pthread_cleanup_push(routine,arg) \

{

struct _pthread_cleanup_buffer _buffer; \

_pthread_cleanup_push (&_buffer, (routine), (arg));

#define pthread_cleanup_pop(execute) \

_pthread_cleanup_pop (&_buffer, (execute));

}

可见，pthread_cleanup_push()带有一个"{"，而pthread_cleanup_pop()带有一个"}"，因此这两个函数必须成对出现，且必须位于程序的同一级别的代码段中才能通过编译。

pthread_cleanup_pop的参数execute如果为非0值,则按栈的顺序注销掉一个原来注册的清理函数，并执行该函数；当pthread_cleanup_pop()函数的参数为0时，仅仅在线程调用pthread_exit函数或者其它线程对本线程调用pthread_cancel函数时，才在弹出“清理函数”的同时执行该“清理函数”。

示例：

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

void CleanFunc(void *pArg)

{

printf("CleanFunc(%d)\n",(int)pArg);

}

void *ThreadFunc(void *pArg)

{

pthread_cleanup_push(CleanFunc,(void *)1);

pthread_cleanup_push(CleanFunc,(void *)2);

sleep(2);

pthread_cleanup_pop(1);

pthread_cleanup_pop(1);

}

int main()

{

pthread_t thdId;

pthread_create(&thdId, NULL, ThreadFunc, (void *)2);

pthread_join(thdId,NULL);

return 0;

}

运行结果为：

CleanFunc(2)

CleanFunc(1)

如果将里面的两次pthread_cleanup_pop(1);改为pthread_cleanup_pop(0);推测一下结果是怎样？

à没有任何输出（此时CleanFunc函数得不到执行）

如果修改为0之后，再在sleep(2)之后添加pthread_exit(NULL);则此时的结果又是如何：

à跟pthread_cleanup_pop(1);实现的结果一样了。

Example：用pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop来释放子线程分配的内存空间

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

#include <malloc.h>

void freemem(void * args)

{

free(args);

printf("clean up the memory!\n");

}

void* threadfunc(void *args)

{

char *p = (char*)malloc(10); //自己分配了内存

pthread_cleanup_push(freemem,p);

int i = 0;

for(; i < 10; i++)

{

printf("hello,my name is wangxiao!\n");

sleep(1);

}

pthread_exit((void*)3);

pthread_cleanup_pop(0);

}

int main()

{

pthread_t pthid;

pthread_create(&pthid, NULL, threadfunc, NULL);

int i = 1;

for(; i < 5; i++) //父线程的运行次数比子线程的要少，当父线程结束的时候，如果没有pthread_join函数等待子线程执行的话，子线程也会退出，即子线程也只执行了4次。

{

printf("hello,nice to meet you!\n");

sleep(1);

if(i % 3 == 0)

pthread_cancel(pthid); //表示当i%3==0的时候就取消子线程，该函数将导致直接退出，不会执行上面紫色的free部分的代码，即释放空间失败。要想释放指针类型的变量p，必须要用pthread_cleanup_push和pthread_cleanup_pop函数释放空间

}

int retvalue = 0;

pthread_join(pthid,(void**)&retvalue); //等待子线程释放空间，并获取子线程的返回值

printf("return value is :%d\n",retvalue);

return 0;

}