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   
10.   
11. #include <pthread.h>   
12.   
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. }  
22.   
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;  
29.   
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);  
33.   
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);  
40.   
41.     printf("Thread 1 returns: %d\n", iret1);  
42.     printf("Thread 2 returns: %d\n", iret2);  
43.       
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   
8.   
9. #include <cassert>   
10. #include <pthread.h>   
11.   
12. static int s_nThreadResult = 0;  
13.   
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.     }  
24.   
25.     s_nThreadResult = 1;  
26.     pthread_exit(&s_nThreadResult);  
27.   
28.     return NULL;  
29. }  
30.   
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");  
37.   
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");  
42.   
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);  
47.   
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.     }  
53.   
54.     return 0;  
55. }