嵌入式Linux：注冊線程清理處理函數(shù)

在 Linux 多線程編程中，線程終止時可以執(zhí)行特定的清理操作，通過注冊線程清理函數(shù)（thread cleanup handler）來實現(xiàn)。

這類似于使用 atexit() 注冊進(jìn)程終止處理函數(shù)。

線程清理函數(shù)用于在線程退出時執(zhí)行一些資源釋放或清理工作，例如關(guān)閉文件描述符、釋放內(nèi)存等。

不同于進(jìn)程，線程可以注冊多個清理函數(shù)，這些清理函數(shù)以棧的形式管理，棧是一種先進(jìn)后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

因此，清理函數(shù)的執(zhí)行順序與注冊順序相反。

在 Linux 中，使用 pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop() 函數(shù)分別向線程的清理函數(shù)棧添加和移除清理函數(shù)。

其原型如下：

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

參數(shù)說明：

• pthread_cleanup_push()：用于將清理函數(shù)推入棧中。

• routine: 指向清理函數(shù)的函數(shù)指針，清理函數(shù)沒有返回值，并接受一個 void * 類型的參數(shù)。

• arg: 傳遞給清理函數(shù)的參數(shù)，當(dāng)清理函數(shù)執(zhí)行時，該參數(shù)作為 routine() 的輸入。

• pthread_cleanup_pop()：用于從清理函數(shù)棧中彈出最近添加的清理函數(shù)。

• execute: 指定是否執(zhí)行清理函數(shù)。如果為 0，則只移除清理函數(shù)而不執(zhí)行它；如果為非 0，則不僅移除還會執(zhí)行清理函數(shù)。

線程清理函數(shù)執(zhí)行的場景：

• 當(dāng)線程調(diào)用 pthread_exit()退出時，清理函數(shù)會自動執(zhí)行。

• 當(dāng)線程響應(yīng)取消請求時（如通過 pthread_cancel()取消線程），清理函數(shù)會被執(zhí)行。

• 當(dāng)通過非 0 參數(shù)調(diào)用 pthread_cleanup_pop() 時，棧頂?shù)那謇砗瘮?shù)會被執(zhí)行。

以下代碼展示了如何使用 pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop() 注冊和移除清理函數(shù)：

void cleanup(void *arg) {
    printf("Cleaning up: %s\n", (char *)arg);
}
void *thread_function(void *arg) {
    pthread_cleanup_push(cleanup, "Resource 1");
    pthread_cleanup_push(cleanup, "Resource 2");
    // 模擬線程工作
    printf("Thread is running...\n");
    // 調(diào)用pthread_exit()會觸發(fā)清理函數(shù)的執(zhí)行
    pthread_exit(NULL);
    // 清理函數(shù)必須成對使用，因此即使退出后也要調(diào)用pthread_cleanup_pop
    pthread_cleanup_pop(1);
    pthread_cleanup_pop(1);
}
int main() {
    pthread_t thread;
    // 創(chuàng)建一個線程
    if (pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        perror("Failed to create thread");
        return 1;
    }
    // 等待線程結(jié)束
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

解釋說明：

• 線程中注冊了兩個清理函數(shù)，分別為 "Resource 1" 和 "Resource 2"。

• 當(dāng)線程調(diào)用 pthread_exit() 時，棧中的清理函數(shù)按后進(jìn)先出的順序執(zhí)行，因此會先打印 "Cleaning up: Resource 2"，再打印 "Cleaning up: Resource 1"。

注意事項：

• pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop() 并不是普通函數(shù)，而是宏實現(xiàn)的，必須在相同的作用域內(nèi)成對出現(xiàn)，不能在代碼中分開使用。

• 清理函數(shù)只會在線程通過 pthread_exit() 或響應(yīng)取消請求時執(zhí)行。

  如果線程通過 return 語句退出，清理函數(shù)不會被執(zhí)行。

通過使用 pthread_cleanup_push() 和 pthread_cleanup_pop()，可以確保在線程終止時執(zhí)行所需的清理操作，這在資源管理和異常處理中非常有用。

清理函數(shù)的自動執(zhí)行使得多線程編程中的資源釋放更加簡潔、安全。