线程退出时执行函数，处理资源

Posted 2020-08-13

一般来说，Posix的线程终止有两种情况：正常终止和非正常终止。线程主动调用pthread_exit()或者从线程函数中return都将使线程正常退出，这是可预见的退出方式；

非正常终止是线程在其他线程的干预下，或者由于自身运行出错（比如访问非法地址）而退出，这种退出方式是不可预见的。

 

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：线程为了访问临界资源而为其加上锁，但在访问过程中被外界取消，如果线程处于响应取消状态，且采用异步方式响应，

或者在打开独占锁以前的运行路径上存在取消点，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（包括调用 pthread_exit()和取消点终止）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。
在下面的例子里，当线程在"do some work"中终止时，将主动调用pthread_mutex_unlock(mut)，以完成解锁动作。 work"中终止时，将主动调用pthread_mutex_unlock(mut)，以完成解锁动作。
 pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock, (void *) &mut); 
pthread_mutex_lock(&mut); 
/* do some work */ 
pthread_mutex_unlock(&mut); 
pthread_cleanup_pop(0); 
必须要注意的是，如果线程处于PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS状态，上述代码段就有可能出错，因为CANCEL事件有可能在 pthread_cleanup_push()和pthread_mutex_lock()之间发生，
或者在pthread_mutex_unlock()和pthread_cleanup_pop()之间发生，从而导致清理函数unlock一个并没有加锁的 mutex变量，造成错误。
因此，在使用清理函数的时候，都应该暂时设置成PTHREAD_CANCEL_DEFERRED模式。为此，POSIX的 Linux实现中还提供了一对不保证可移植的
pthread_cleanup_push_defer_np()/pthread_cleanup_pop_defer_np()扩展函数，功能与以下 代码段相当： 
{ int oldtype;  
pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, &oldtype);  
pthread_cleanup_push(routine, arg);  
...  
pthread_cleanup_pop(execute);  
pthread_setcanceltype(oldtype, NULL);  }

---

上面我用红色标记的部分是这两个函数的关键作用,我的理解就是: 
pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock, (void *) &mut); 
pthread_mutex_lock(&mut); 
/* do some work */ 
pthread_mutex_unlock(&mut); 
pthread_cleanup_pop(0); 
本来do some work之后是有pthread_mutex_unlock(&mut);
这句,也就是有解锁操作,但是在do some work时会出现非正常终止,那样的话,系统会根据pthread_cleanup_push中提供的函数,和参数进行解锁操作或者其他操作,以免造成死锁!

/*
 * 01Thread.c
 *
 *  Created on: 2015年5月19日
 *      Author: root
 */
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t m;

void handle(int num){
	printf("running create function, handle(%d)", num);

	pthread_mutex_unlock(&m);
}

void* func1(void* d){
	int i, type;
	for(i=1; ; i+=2){
		pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, &type);
		pthread_cleanup_push(&handle, NULL);
		pthread_mutex_lock(&m);

		printf("func1: %d\n", i);

		pthread_mutex_unlock(&m);
		pthread_cleanup_pop(0);
		pthread_setcanceltype(type, NULL);
	}
}

void* func2(void* d){
	int i, type;
	for(i=0; ; i+=2){
		pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, &type);
		pthread_cleanup_push(&handle, NULL);
		pthread_mutex_lock(&m);

		printf("func1: %d\n", i);

		pthread_mutex_unlock(&m);
		pthread_cleanup_pop(0);
		pthread_setcanceltype(type, NULL);
	}
}

int main(int argc, char** argv[]){
	pthread_t pid1, pid2 ;
	pthread_mutex_init(&m, 0);
	if(pthread_create(&pid1, NULL, &func1, 20)<0)
		printf("func1: create thread error!");

	if(pthread_create(&pid2, NULL, &func2, 20)<0)
		printf("func2: create thread error!");

	sleep(5);
	pthread_cannel(&pid1);

	pthread_join(pid1);
	pthread_join(pid2);
	pthread_mutex_destroy(&m);
	return 0;
}