POSIX線程的創建和取消

先看一個例子：pthread1.c

1. #if defined(WIN32)
2. #include <windows.h> // void Sleep(DWORD ms)
3. #define SLEEP(ms) Sleep(ms)
4. #else if defined(LINUX)
5. #include <unistd.h> // unsigned int sleep(unsigned int)
6. #include <stdio.h>
7. #include <stdlib.h>
8. #define SLEEP(ms) sleep(ms)
9. #endif
11. #include <pthread.h>
13. /** 作為線程入口的函數 */
14. void * print_message_function(void *ptr)
15. {
16. SLEEP(5);
17. char *message;
18. message = (char *) ptr;
19. printf("%s \n", message);
20. return NULL;
21. }
23. int main(int argc, char* argv[])
24. {
25. pthread_t thread1, thread2;
26. char *message1 = "Thread 1";
27. char *message2 = "Thread 2";
28. int iret1, iret2;
30. // 成功創建線程時返回零
31. iret1 = pthread_create(&thread1, NULL, &print_message_function, (void*) message1);
32. iret2 = pthread_create(&thread2, NULL, &print_message_function, (void*) message2);
34. /* 等待兩個線程結束 -- 同步
35. * 如果不同步，則有可能主線程的return先執行，導致子線程未完成任務而先完蛋
36. * 可以啟用Sleep試試。
37. */
38. pthread_join(thread1, NULL);
39. pthread_join(thread2, NULL);
41. printf("Thread 1 returns: %d\n", iret1);
42. printf("Thread 2 returns: %d\n", iret2);
44. return 0;
45. }
    

• 在Linux下編譯：

* C compiler: cc -lpthread pthread1.c
* C++ compiler: g++ -lpthread pthread1.c

• 結束線程的方法：

* pthread_exit
* 讓函數自己返回
* exit 停止整個進程（當然包括所有的線程）

• 創建線程的函數原型：

1. int pthread_create(pthread_t * thread,
2. const pthread_attr_t * attr,
3. void* (*start_routine)(void*),
4. void *arg);

• pthread_create 的第二個參數pthread_attr_t

struct pthread_attr_t
{
enum 新線程是否與進程中其它線程脫離同步
{
PTHREAD_CREATE_JOINABLE [default] 可以在創建後用 pthread_detach 脫離同步
PTHREAD_CREATE_DETACHED 不能用 pthread_join 來同步，退出時自行釋放資源
} __detachstate;

enum 新線程的調用策略
{
SCHED_OTHER [default] 非實時
SCHED_RR 實時，輪轉法 - 僅對超級用戶有效
SCHED_FIFO 實時，先入先出 - 僅對超級用戶有效
} __schedpolicy;

struct sched_param 在運行時用 pthread_setschedparam 更新。
{
int sched_priority 線程的運行優先級。當上面的 __schedpolicy 為“實時”時才有效。缺省是零。
} __schedparam;

enum
{
PTHREAD_EXPLICIT_SCHED [default] 顯式指定調度策略和調度參數，即使用 attr 中的值
PTHREAD_INHERIT_SCHED 繼承調用者線程的值
} __inheritsched;

enum 線程間競���CPU的范圍
{
PTHREAD_SCOPE_SYSTEM [default] 目前Linux只實現了這一種
PTHREAD_SCOPE_PROCESS 僅與同進程的線程競爭
} __scope;
}

下面三個沒用過
* guard size
* stack address (See unistd.h and bits/posix_opt.h _POSIX_THREAD_ATTR_STACKADDR)
* stack size (default minimum PTHREAD_STACK_SIZE set in pthread.h)

• 創建線程時，如果寫成下面的樣子，也是可以的。這屬於精簡模式，作為函數指針的傳入參數是和上面等價的：

iret1 = pthread_create( &thread1, NULL, print_message_function, (void*) message1);

• 等待其它線程停止

int pthread_join(pthread_t th, void **thread_return);
* th - 調用線程變為掛起狀態，等待線程退出。退出線程可用 pthread_exit() 或者 cancel 類線程函數。
* thread_return - 不置為NULL的話，可以傳出返回值。

• 退出當前線程

void pthread_exit(void *retval);
若要在退出時返回數據在retval指向的內存裡，務必保證該內存不是在線程局部空間裡，否則會隨著線程退出而消失。

• 可以通過向某線程發送cancel請求而強制終止該線程。

該線程置自己為"cancel"狀態後，運行至取消點（cancelation point），才會退出。
POSIX標准規定的取消點：
- pthread_join()、pthread_testcancel()、pthread_cond_wait()、pthread_cond_timedwait()、sem_wait()、sigwait()
- read、write等會引起阻塞的系統調用

但pthread_cancel的手冊頁聲稱，由於LinuxThread庫與C庫結合得不好，因而目前C庫函數都不是取消點。
不過，cancel信號會使線程從阻塞的系統調用中退出，並置EINTR錯誤碼。所以可以把這樣的系統調用作為取消點：

pthread_testcancel();
retcode = read(fd, buffer, length);
pthread_testcancel();

這樣，可達到POSIX的要求。

• 與取消線程相關的函數

- int pthread_cancel (pthread_t th) 發送取消信號給線程。若成功返回零；失敗則非零。發送成功並不意味著線程會終止。

- int pthread_setcancelstate (int state, int *oldstate) 設置本線程對cancel信號的反應。
enum
{
PTHREAD_CANCEL_ENABLE [default] 收到信號後置自己為取消狀態
PTHREAD_CANCEL_DISABLE 忽略cancel信號，繼續運行
} state

- int pthread_setcanceltype (int type int *oldtype)
enum
{
PTHREAD_CANCEL_DEFERRED [default] 收到cancel信號後繼續運行，到達取消點時退出
PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS 立即退出
} type 當上面的state為 PTHREAD_CANCEL_ENABLE 時該變量才有效。

- void pthread_testcancel (void)

檢查本線程是否處於取消狀態，若是，立刻退出。

1. #ifdef WIN32
2. #include <windows.h>
3. #define SLEEP(ms) Sleep(ms)
4. #else if defined(LINUX)
5. #include <stdio.h>
6. #define SLEEP(ms) sleep(ms)
7. #endif
9. #include <cassert>
10. #include <pthread.h>
12. static int s_nThreadResult = 0;
14. void * theThread(void * param)
15. {
16. int count = 0;
17. while (count < 20)
18. {
19. printf("[Child] looping\n");
20. pthread_testcancel();
21. SLEEP(1);
22. count ++;
23. }
25. s_nThreadResult = 1;
26. pthread_exit(&s_nThreadResult);
28. return NULL;
29. }
31. int main(int argc, char * argv[])
32. {
33. int rc = 0;
34. pthread_t tid;
35. rc = pthread_create(&tid, NULL, &theThread, NULL);
36. assert(rc == 0 && "pthread_create");
38. SLEEP(3);
39. // 若啟用下面代碼，則子線程提前返回
40. //rc = pthread_cancel(tid);
41. assert(rc == 0 && "pthread_cancel");
43. // 阻塞自己，等待子線程返回
44. void * status = NULL;
45. rc = pthread_join(tid, &status);
46. assert(rc == 0 && "pthread_join", rc);
48. // 若子線程是被取消從而結束的，則無返回值
49. if (status != PTHREAD_CANCELED && status != NULL)
50. {
51. printf("Returned value from thread: %d\n", *(int *)status);
52. }
54. return 0;
55. }