近年来，随着多核处理器的兴起，线程的重要性越来越突出。线程可以充分利用多核处理器的并行计算能力，提高程序的执行效率，因此在高性能计算、服务器应用，以及各种多线程编程中被广泛使用。但是，线程间的同步、互斥、共享资源等问题也随之而来。如何安全地取消正在执行的线程，一直是多线程编程中比较棘手的问题。本文将重点介绍如何使用pthread_cancel安全地取消线程。

什么是pthread_cancel？

pthread_cancel是POSIX线程库提供的一个函数，可以用来取消指定线程。其函数原型如下：

```c

int pthread_cancel(pthread_t thread);

```

其中pthread_t thread为需要取消的线程标识符，函数返回值为0表示成功，非0表示失败。

需要注意的是，pthread_cancel函数只是向指定线程发送了一个取消请求，而不是立即终止该线程的执行。因此，被取消的线程需要自行对取消请求作出反应，并进行相应的清理工作。

线程取消的问题

当一个线程被取消时，需要考虑到如下问题：

1. 线程如何确定是否已被取消？

2. 线程被取消时是否需要清理资源？

3. 线程被取消时是否需要通知其他线程？

4. 线程如何安全地终止自己的执行？

下面将依次进行介绍。

线程的取消状态

每个线程在创建时都有一个取消状态（cancelability state），即是否允许取消。线程的取消状态可以通过下面的函数进行设置：

```c

int pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate);

```

其中state为要设置的取消状态（PTHREAD_CANCEL_ENABLE/PTHREAD_CANCEL_DISABLE），oldstate为一个指针，指向之前的取消状态。

当一个线程被设置为PTHREAD_CANCEL_ENABLE时，表示该线程允许被取消。反之，当被设置为PTHREAD_CANCEL_DISABLE时，该线程不允许被取消。

线程被取消时的清理工作

当一个线程接收到取消请求时，需要做出相应的反应。在响应取消请求之前，该线程可以执行一些清理工作，以确保资源得到释放并避免内存泄漏等问题。

这些清理工作可以通过设置线程的清理处理程序（cleanup handler）来完成：

```c

void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *), void *arg);

void pthread_cleanup_pop(int execute);

```

其中，pthread_cleanup_push表示设置清理处理函数，并将其压入清理处理函数栈。routine为清理处理函数，arg为处理函数的参数。pthread_cleanup_pop表示弹出清理处理函数，并将其执行。

需要注意的是，线程中的清理处理函数并不是直接执行的，而是在线程被取消时，清理处理函数会按照压栈的顺序依次执行。这样就可以确保线程释放资源的顺序正确。

线程被取消时的通知

线程被取消时，是否需要通知其他线程？这取决于线程的实际应用场景。例如，如果一个线程维护了一些全局的数据结构，那么在该线程被取消前需要通知其他线程，将这些数据结构重新分配。这可以通过设置线程的取消处理函数（cancel handler）来完成。

```c

void pthread_cancel_push(void (*routine)(void *), void *arg);

void pthread_cancel_pop(int execute);

```

其中pthread_cancel_push函数表示设置取消处理函数，并将其压入取消处理函数栈。routine为取消处理函数，arg为处理函数的参数。pthread_cancel_pop表示弹出取消处理函数，并将其执行。

线程的安全终止

当一个线程接收到取消请求时，需要做出相应的反应，以便安全地终止自己的执行。线程的退出可以通过以下方式来完成：

```c

void pthread_exit(void *value_ptr);

```

其中value_ptr为线程的返回值。

需要注意的是，在线程被取消时，如果没有设置清理处理函数或取消处理函数，那么线程将无法正常退出，并将在执行过程中抛出异常。因此，在使用pthread_cancel函数时，一定要设置相应的清理处理函数和取消处理函数。

线程取消的示例

下面是一个示例程序，演示如何在多线程环境中使用pthread_cancel来安全地取消线程：

```c

#include

#include

#include

void *thread_func(void *arg)

{

int ret = 0;

pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE, NULL);

pthread_setcanceltype(PTHREAD_CANCEL_DEFERRED, NULL);

while(1)

{

printf("thread_func is running...\n");

sleep(1);

ret = rand()%10;

if(ret == 0)

{

printf("thread_func is about to cancel...\n");

pthread_exit(NULL);

}

}

return NULL;

}

void cleanup_func(void *arg)

{

printf("cleanup_func is running...\n");

}

void cancel_func(void *arg)

{

printf("cancel_func is running...\n");

}

int main(int argc, char *argv[])

{

pthread_t tid;

int ret = 0;

srand(time(NULL));

ret = pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

if(ret < 0)

{

printf("pthread_create failed with error:%d\n", ret);

return -1;

}

sleep(5);

pthread_cancel(tid);

pthread_cleanup_push(cleanup_func, NULL);

pthread_cleanup_pop(1);

pthread_cancel_push(cancel_func, NULL);

pthread_cancel_pop(1);

pthread_join(tid, NULL);

printf("main thread exit...\n");

return 0;

}

```

主函数中首先创建了一个线程，并在该线程中执行了一个无限循环，每隔1s打印一次日志。

在线程的循环过程中，使用rand函数随机生成一个数，如果等于0，则表示此时线程需要退出。这种情况下，线程会调用pthread_exit函数退出，并在其中执行清理处理函数。

主线程在等待5s之后，调用了pthread_cancel函数，请求取消该线程的执行。

同时，也设置了清理处理函数和取消处理函数，这些函数将在线程被取消时执行。

最后，调用pthread_join函数等待线程退出，并打印“main thread exit”表示主函数已经成功退出。

结论

通过上述内容的介绍，我们了解了pthread_cancel函数在多线程编程中的应用。需要强调的是，线程的取消不是一件简单的事情。正确地使用pthread_cancel函数，需要将线程的处理程序、清理处理函数、取消处理函数等都考虑进去。在实际应用中，需要根据实际情况进行调整，以保证线程的安全性和正确性。