Posix執行緒程式設計指南(4)-執行緒終止 (轉)

Posix執行緒程式設計指南(4)-執行緒終止 (轉)[@more@]

Linux/thread/posix_thread/part4/author1">楊沙洲
2001 年 11 月

這是一個關於Posix執行緒的專欄。作者在闡明概念的基礎上，將向您詳細講述Posix執行緒庫API。本文是第四篇將向您講述執行緒中止。

一般來說，Posix的執行緒終止有兩種情況：正常終止和非正常終止。執行緒主動pthread_exit()或者從執行緒中return都將使執行緒正常退出，這是可預見的退出方式；非正常終止是執行緒在其他執行緒的干預下，或者由於自身執行出錯（比如訪問地址）而退出，這種退出方式是不可預見的。

不論是可預見的執行緒終止還是異常終止，都會存在資源釋放的問題，在不考慮因執行出錯而退出的前提下，如何保證執行緒終止時能順利的釋放掉自己所佔用的資源，特別是鎖資源，就是一個必須考慮解決的問題。

最經常出現的情形是資源獨佔鎖的使用：執行緒為了訪問臨界資源而為其加上鎖，但在訪問過程中被外界取消，如果執行緒處於響應取消狀態，且採用非同步方式響應，或者在開啟獨佔鎖以前的執行路徑上存在取消點，則該臨界資源將永遠處於鎖定狀態得不到釋放。外界取消操作是不可預見的，因此的確需要一個機制來簡化用於資源釋放的程式設計。

在POSIX執行緒API中提供了一個pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()函式對用於自動釋放資源--從pthread_cleanup_push()的呼叫點到pthread_cleanup_pop()之間的段中的終止動作（包括呼叫pthread_exit()和取消點終止）都將pthread_cleanup_push()所指定的清理函式。API定義如下：

void pthread_cleanup_push(void (*routine) (void *), void *arg) void pthread_cleanup_pop(int execute)

pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()採用先入後出的棧結構管理，void routine(void *arg)函式在呼叫pthread_cleanup_push()時壓入清理函式棧，多次對pthread_cleanup_push()的呼叫將在清理函式棧中形成一個函式鏈，在執行該函式鏈時按照壓棧的相反順序彈出。execute參數列示執行到pthread_cleanup_pop()時是否在彈出清理函式的同時執行該函式，為0表示不執行，非0為執行；這個引數並不影響異常終止時清理函式的執行。

pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()是以宏方式實現的，這是pthread.h中的宏定義：

#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)); }

可見，pthread_cleanup_push()帶有一個"{"，而pthread_cleanup_pop()帶有一個"}"，因此這兩個函式必須成對出現，且必須位於程式的同一級別的程式碼段中才能透過編譯。在下面的例子裡，當執行緒在"do some work"中終止時，將主動呼叫pthread_mutex_unlock(mut)，以完成解鎖動作。

pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock, (void *) &mut); pthread_mutex_lock(&mut); /* do some work */ pthread_mutex_unlock(&mut); pthread_cleanup_pop(0);

必須要注意的是，如果執行緒處於PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS狀態，上述程式碼段就有可能出錯，因為CANCEL事件有可能在pthread_cleanup_push()和pthread_mutex_lock()之間發生，或者在pthread_mutex_unlock()和pthread_cleanup_pop()之間發生，從而導致清理函式unlock一個並沒有加鎖的mutex變數，造成錯誤。因此，在使用清理函式的時候，都應該暫時設定成PTHREAD_CANCEL_DEFERRED。為此，POSIX的Linux實現中還提供了一對不保證可移植的pthread_cleanup_push_defer_np()/pthread_cleanup_pop_defer_np()擴充套件函式，功能與以下程式碼段相當：

{ int oldtype; pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, &oldtype); pthread_cleanup_push(routine, arg); ... pthread_cleanup_pop(execute); pthread_setcanceltype(oldtype, NULL); }

一般情況下，程式中各個執行緒的執行都是相互獨立的，執行緒的終止並不會通知，也不會影響其他執行緒，終止的執行緒所佔用的資源也並不會隨著執行緒的終止而得到釋放。正如程式之間可以用wait()呼叫來同步終止並釋放資源一樣，執行緒之間也有類似機制，那就是pthread_join()函式。

void pthread_exit(void *retval) int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return) int pthread_detach(pthread_t th)

pthread_join()的呼叫者將掛起並等待th執行緒終止，retval是pthread_exit()呼叫者執行緒（執行緒ID為th）的返回值，如果thread_return不為NULL，則*thread_return=retval。需要注意的是一個執行緒僅允許唯一的一個執行緒使用pthread_join()等待它的終止，並且被等待的執行緒應該處於可join狀態，即非DETACHED狀態。

如果程式中的某個執行緒執行了pthread_detach(th)，則th執行緒將處於DETACHED狀態，這使得th執行緒在結束執行時自行釋放所佔用的資源，同時也無法由pthread_join()同步，pthread_detach()執行之後，對th請求pthread_join()將返回錯誤。

一個可join的執行緒所佔用的記憶體僅當有執行緒對其執行了pthread_join()後才會釋放，因此為了避免記憶體洩漏，所有執行緒的終止，要麼已設為DETACHED，要麼就需要使用pthread_join()來回收。

理論上說，pthread_exit()和執行緒宿體函式退出的功能是相同的，函式結束時會在內部自動呼叫pthread_exit()來清理執行緒相關的資源。但實際上二者由於的處理有很大的不同。

在程式主函式（main()）中呼叫pthread_exit()，只會使主函式所在的執行緒（可以說是程式的主執行緒）退出；而如果是return，編譯器將使其呼叫程式退出的程式碼（如_exit()），從而導致程式及其所有執行緒結束執行。

其次，線上程宿主函式中主動呼叫return，如果return語句包含在pthread_cleanup_push()/pthread_cleanup_pop()對中，則不會引起清理函式的執行，反而會導致segment fault。