POSIX 线程的创建与退出
前言
创建线程：
pthread_create()
退出线程：
pthread_exit()return pthread_cancel()
线程的创建
使用多线程，首先就需要创建一个新线程。那么线程是如何被创建的呢，是用下面这个函数创建的。
#include <pthread.h> int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine) (void *), void *arg); //Compile and link with -pthread
创建函数的四个参数的意义分别如下：
thread ：用来返回新创建的线程的 ID，这个 ID 就像身份证一样，指定了这个线程，可以用来在随后的线程交互中使用。
attr : 这个参数是一个 pthread_attr_t 结构体的指针，用来在线程创建的时候指定新线程的属性。如果在创建线程时，这个参数指定为 NULL, 那么就会使用默认属性。
start_routine ：这个就是新线程的入口函数，当新线程创建完成后，就从这里开始执行。
arg ：arg 参数就是要传递给 start_routine 的参数。
返回值：如果函数执行成功，则返回 0，如果执行失败，则返回一个错误码。
错误码：
EAGAIN ：资源不足以用来创建一个新的线程，或者是达到了系统对线程数量的限制，请参考 setrlimit(2) 和 /proc/sys/kernel/threads-max EINVAL ：不可用的 attr EPERM ：没有权限设置 attr 中的一下属性或者执行时序策略。
下面就是调用 pthread_create() 函数创建线程的一个例子：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <errno.h> void * thread_start(void *arg) { if(NULL == arg) { printf("[%u] : arg is NULL\n", (unsigned int)pthread_self()); return NULL; } char * p = (char*)arg; printf("[%u] : arg = [%s]\n", (unsigned int)pthread_self(), p); return NULL; } int main() { pthread_t pt; int errn = pthread_create( &pt, //用来返回新创建的线程的 ID NULL, //使用默认的线程属性 thread_start,//新线程从这个函数开始执行 "hello"); //传递给新创建的线程的参数 if(0 != errn) { printf("error happend when create pthread, errno = [%d]\n", errn); if(EAGAIN == errn) { printf("Insufficient resources\n"); } else if (EINVAL == errn) { printf("Invalid settings in attr\n"); } else if (EPERM == errn) { printf("No permission\n"); } else { printf("An error number that unexpected [%d], when create pthread\n", errn); } return -1; } else { printf("create thread success, threadid : [%u]\n", (unsigned int)pt); } void *r = NULL; errn = pthread_join(pt, &r); if(0 != errn) { printf("error happend when join, errno = [%d]\n", errn); if(EDEADLK == errn) { printf("A deadlock was detected; or thread specifies the calling thread\n"); } else if (EINVAL == errn) { printf("thread is not a joinable thread, or Another thread is already waiting to join with this thread\n"); } else if (ESRCH == errn) { printf("No thread with the ID thread could be found\n"); } else { printf("An error number that unexpected [%d], when join\n", errn); } return -1; } else { printf("thread [%u] over\n", (unsigned int)pt); } return 0; }
接下来编译并运行，看看结果：
gcc -g -c -o pthread_create.o pthread_create.c -Wall -I./ gcc -g -o pthread_create pthread_create.o -Wall -I./ -lpthread create thread success, threadid : [1243236096] [1243236096] : arg = [hello] thread [1243236096] over
看起来执行成功了。下面再来看看一个线程的退出过程。
线程的退出
从上面的例子中，我们也可以看出，线程的入口，也就是一个函数，函数可以使用 return 进行退出， 那么在线程中，也是通过 return 进行退出的吗？ 答案是，可以使用 return ，但是如果希望线程在退出的时候， 能够执行更多的动作，就不能使用 return 直接退出了，那么该怎样退出呢，可以使用 pthread_exit() 函数， 或者使用pthread_cancel() 函数。
这两个函数的原型如下：
#include <pthread.h> int pthread_cancel(pthread_t thread); //向指定的线程发送取消请求 void pthread_exit(void *retval); //结束调用者线程 //Compile and link with -pthread
使用 pthread_exit() 退出线程
pthread_exit() 函数会结束当前进程。如果当前线程是可以被 join 的，则会通过参数 retval 返回一个值给同一个进程里面的另一个使用pthread_join(3) 函数的线程。
所有使用pthread_cleanup_push(3)函数压入栈的清理函数，都会被弹出并调用， 调用顺序是入栈时的反向顺序。如果线程有什么特别指定的数据，那么在所有的清理函数执行结束后， 会有适当的函数被调用，来析构这些数据，调用顺序不固定。
当一个线程终止后，进程内共享的资源（例如互斥信号量、条件变量、信号量以及文件描述符） 不会被释放。并且使用atexit(3)函数注册的函数也不会被调用。
当进程内的最后一个线程终止后，进程也就终止了，就像调用了exit(3)函数一样，并且参数是0. 这时候，进程内的共享资源就会被释放，并且使用 atexit(3) 函数注册的函数， 也会被调用。
下面来看一下 pthread_exit() 函数的一个例子：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void handlers(void *arg) { if(NULL != arg) { printf("%s() : [%s]\n", __func__, (char*)arg); } else { printf("%s()\n", __func__); } } void * thread_start(void *arg) { printf("hello, this is thrad [%u]\n", (unsigned int)pthread_self()); pthread_cleanup_push(handlers, "one"); pthread_cleanup_push(handlers, "two"); pthread_cleanup_push(handlers, "three"); //注意，这里执行了 pthread_exit() 函数 pthread_exit("he~he~"); pthread_cleanup_pop(1); pthread_cleanup_pop(2); pthread_cleanup_pop(3); return NULL; } int main() { pthread_t pt; int errn = pthread_create(&pt, NULL, thread_start, NULL); if(0 != errn) { printf("error [%d], when create pthread\n", errn); return -1; } else { printf("create thread success, threadid : [%u]\n", (unsigned int)pt); } void *r = NULL; errn = pthread_join(pt, &r); if(0 != errn) { printf("error happend when join, errno = [%d]\n", errn); return -1; } else { printf("thread [%u] over\n", (unsigned int)pt); } if(NULL != r) { printf("thread return : [%s]\n", (const char*)r); } return 0; }
编译并运行：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void handlers(void *arg) { if(NULL != arg) { printf("%s() : [%s]\n", __func__, (char*)arg); } else { printf("%s()\n", __func__); } } void * thread_start(void *arg) { printf("hello, this is thrad [%u]\n", (unsigned int)pthread_self()); pthread_cleanup_push(handlers, "one"); pthread_cleanup_push(handlers, "two"); pthread_cleanup_push(handlers, "three"); //注意，这里执行了 pthread_exit() 函数 pthread_exit("he~he~"); pthread_cleanup_pop(1); pthread_cleanup_pop(2); pthread_cleanup_pop(3); return NULL; } int main() { pthread_t pt; int errn = pthread_create(&pt, NULL, thread_start, NULL); if(0 != errn) { printf("error [%d], when create pthread\n", errn); return -1; } else { printf("create thread success, threadid : [%u]\n", (unsigned int)pt); } void *r = NULL; errn = pthread_join(pt, &r); if(0 != errn) { printf("error happend when join, errno = [%d]\n", errn); return -1; } else { printf("thread [%u] over\n", (unsigned int)pt); } if(NULL != r) { printf("thread return : [%s]\n", (const char*)r); } return 0; }
使用 return 退出线程
先来看一个使用 return 退出线程的例子：
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void * thread_start(void *arg) { printf("hello, this is thread [%u]\n", (unsigned int)pthread_self()); return "ok"; } int main() { pthread_t pt; int errn = pthread_create(&pt, NULL, thread_start, NULL); if(0 != errn) { printf("error [%d], when create pthread\n", errn); return -1; } else { printf("create thread success, threadid : [%u]\n", (unsigned int)pt); } void *r = NULL; errn = pthread_join(pt, &r); if(0 != errn) { printf("error happend when join, errno = [%d]\n", errn); return -1; } else { printf("thread [%u] over\n", (unsigned int)pt); } if(NULL != r) { printf("thread return : [%s]\n", (const char*)r); } return 0; }
编译并运行：
gcc -g -c -o pthread-return.o pthread-return.c -Wall -I./ gcc -g -o pthread-return pthread-return.o -Wall -I./ -lpthread ./pthread-return create thread success, threadid : [722429696] //主线程打印的信息 hello, this is thread [722429696] //新创建的线程打印的信息 thread [722429696] over //主线程打印的信息 thread return : [ok] //主线程打印的信息，其中[ok]为新创建的线程打印的信息
既然 return 和 pthread_exit() 函数都是结束线程，并返回数据，那么它们之间的区别是什么呢？
区别就在于，使用 return 退出线程的时候，不会执行线程使用 pthread_cleanup_push(3) 注册的清理函数。 可以再写一个例子，看看效果。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void handlers(void *arg) { if(NULL != arg) { printf("%s() : [%s]\n", __func__, (char*)arg); } else { printf("%s()\n", __func__); } } void * thread_start(void *arg) { printf("hello, this is thrad [%u]\n", (unsigned int)pthread_self()); pthread_cleanup_push(handlers, "one"); pthread_cleanup_push(handlers, "two"); pthread_cleanup_push(handlers, "three"); //注意，这里执行了 return return "he~he~"; pthread_cleanup_pop(1); pthread_cleanup_pop(2); pthread_cleanup_pop(3); return "ok"; } int main() { pthread_t pt; int errn = pthread_create(&pt, NULL, thread_start, NULL); if(0 != errn) { printf("error [%d], when create pthread\n", errn); return -1; } else { printf("create thread success, threadid : [%u]\n", (unsigned int)pt); } void *r = NULL; errn = pthread_join(pt, &r); if(0 != errn) { printf("error happend when join, errno = [%d]\n", errn); return -1; } else { printf("thread [%u] over\n", (unsigned int)pt); } if(NULL != r) { printf("thread return : [%s]\n", (const char*)r); } return 0; }
编译并运行：
gcc -g -c -o pthread-return.o pthread-return.c -Wall -I./ gcc -g -o pthread-return pthread-return.o -Wall -I./ -lpthread ./pthread-return create thread success, threadid : [4185097984] hello, this is thrad [4185097984] thread [4185097984] over thread return : [he~he~]
可以看出，确实没有执行清理函数，为什么呢？
因为pthread_cleanup_push(3) 和 pthread_cleanup_pop() 是使用宏实现的。 在 pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop() 之间，是一个大个的 do{}while(0)， 遇到 return 当然就直接退出啦。 具体的实现方式请看这里， 因为本文只讲述一下线程的创建和退出， 所以 pthread_cleanup_push 和 pthread_cleanup_pop 的说明放在其它地方了。
使用 pthread_cancel() 退出线程
先看一下函数原型：
#include <pthread.h> int pthread_cancel(pthread_t thread); //Compile and link with -pthread.
其中的 thread 参数就是目的线程的线程ID
pthread_cancel() 函数会给 thread 指定的线程发送一个取消请求。 至于目标线程是否以及合适对这个请求进行反应，则视目标线程的两个属性而定： 取消属性的 state 和 type
一个线程的取消属性的 state 由 pthread_setcancelstate(3) 函数来设置， 可以是 enabled （一个新创建的线程的默认方式就是 enabled）或者 disabled。 如果一个线程的取消属性设置了 disabled ，那么对着个线程发送的取消请求会一直存在， 直到线程恢复了取消属性的设置。如果一个线程的取消属性设置了 enabled ， 那么取消属性的 type 就由取消消息什么什么时候到来而决定了。
一个线程的取消类型（type）由 pthread_setcanceltype(3) 函数来设置。 可以是异步的，也可以是延缓的。异步取消属性的意味着线程任何时间都可以被取消 （通常是立即被取消，但操作系统不保证这一点）。延缓取消是说，取消操作会被延迟， 直到线程接下来的调用的函数是个取消点。在 pthreads(7) （Linux 命令行中执行 man 7 pthreads） 中列出的函数就是或者是取消点。
当一个取消请求起作用时，下面的步骤会按顺序发生。
- 取消清理函数会被出栈并被执行。
- 线程相关数据会被析构，顺序不确定。
- 线程终止。
以上的步骤会异步的执行，pthread_cancel() 函数的返回状态会指出取消请求是否成功的发给了制定的线程。
在一个被取消的线程终止后，使用 pthread_join(3) 函数 join 时，会得到线程的结束状态为 PTHREAD_CANCELED 。 join 一个线程是知道这个取消操作是否完成的唯一方法。
下面是 man pthread_cancel 手册中的一段示例代码：
#include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <errno.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define handle_error_en(en, msg) \ do { errno = en; perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0) static void * thread_func(void *ignored_argument) { int s; /* Disable cancellation for a while, so that we don't * immediately react to a cancellation request */ s = pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_DISABLE, NULL); if (s != 0) handle_error_en(s, "pthread_setcancelstate"); printf("thread_func(): started; cancellation disabled\n"); sleep(5); printf("thread_func(): about to enable cancellation\n"); s = pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL); if (s != 0) handle_error_en(s, "pthread_setcancelstate"); /* sleep() is a cancellation point */ sleep(1000); /* Should get canceled while we sleep */ /* Should never get here */ printf("thread_func(): not canceled!\n"); return NULL; } int main(void) { pthread_t thr; void *res; int s; /* Start a thread and then send it a cancellation request */ s = pthread_create(&thr, NULL, &thread_func, NULL); if (s != 0) handle_error_en(s, "pthread_create"); sleep(2); /* Give thread a chance to get started */ printf("main(): sending cancellation request\n"); s = pthread_cancel(thr); if (s != 0) handle_error_en(s, "pthread_cancel"); /* Join with thread to see what its exit status was */ s = pthread_join(thr, &res); if (s != 0) handle_error_en(s, "pthread_join"); if (res == PTHREAD_CANCELED) printf("main(): thread was canceled\n"); else printf("main(): thread wasn't canceled (shouldn't happen!)\n"); exit(EXIT_SUCCESS); }
编译并运行 ：
./pthread_cancel
thread_func(): started; cancellation disabled
main(): sending cancellation request
thread_func(): about to enable cancellation
main(): thread was canceled
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作 者：fengbohello
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