嵌入式Linux：注冊線程清理處理函數

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

這類似于使用 atexit() 注冊進程終止處理函數。

線程清理函數用于在線程退出時執行一些資源釋放或清理工作，例如關閉文件描述符、釋放內存等。

不同于進程，線程可以注冊多個清理函數，這些清理函數以棧的形式管理，棧是一種先進后出的數據結構。

因此，清理函數的執行順序與注冊順序相反。

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

其原型如下：

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

參數說明：

• pthread_cleanup_push()：用于將清理函數推入棧中。

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

• arg: 傳遞給清理函數的參數，當清理函數執行時，該參數作為 routine() 的輸入。

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

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

線程清理函數執行的場景：

• 當線程調用 pthread_exit()退出時，清理函數會自動執行。

• 當線程響應取消請求時（如通過 pthread_cancel()取消線程），清理函數會被執行。

• 當通過非 0 參數調用 pthread_cleanup_pop() 時，棧頂的清理函數會被執行。

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：

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");
    // 調用pthread_exit()會觸發清理函數的執行
    pthread_exit(NULL);
    // 清理函數必須成對使用，因此即使退出后也要調用pthread_cleanup_pop
    pthread_cleanup_pop(1);
    pthread_cleanup_pop(1);
}
int main() {
    pthread_t thread;
    // 創建一個線程
    if (pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL) != 0) {
        perror("Failed to create thread");
        return 1;
    }
    // 等待線程結束
    pthread_join(thread, NULL);
    return 0;
}

解釋說明：

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

• 當線程調用 pthread_exit() 時，棧中的清理函數按后進先出的順序執行，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，而是宏實現的，必須在相同的作用域內成對出現，不能在代碼中分開使用。

• 清理函數只會在線程通過 pthread_exit() 或響應取消請求時執行。

  如果線程通過 return 語句退出，清理函數不會被執行。

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

清理函數的自動執行使得多線程編程中的資源釋放更加簡潔、安全。