关于前文：取消点的补充

前言：

前段时间我们开启了关于线程部分的知识学习，我们也介绍了线程的创建，等待，取消，等内容。以及之后我们说了关于多线程的互斥问题。

昨天发现了一个非常有趣的东西叫做取消点，所以今天这篇文章我将会为大家补充一下取消点的相关知识。

重要性肯定没有之前那些知识大，但是了解一下其实也挺好的。

一、取消点

我们之前在线程的控制中讲过pthread_cancel这个函数：

我们说：它的作用类似于向目标线程发送一个“终止请求”，但具体是否终止、何时终止以及如何清理资源，取决于目标线程的取消状态和清理处理机制。

这里有提到一个关键的话：是否终止？何时终止？

诶，何时终止我倒能勉强理解，但是你这个是否终止是什么意思？难不成，这个终止还会取消吗？

是的，线程是否真正终止，取决于它的取消状态（cancellation state）和取消类型（cancellation type），这两者由以下函数控制：

pthread_setcancelstate(int state, int *oldstate); pthread_setcanceltype(int type, int *oldtype);

一个线程具有两种取消状态：

PTHREAD_CANCEL_ENABLE：默认状态，即在此状态下，线程才可以响应取消请求。

PTHREAD_CANCEL_DISABLE：线程会忽略所有取消请求，直到状态重新变为 ENABLE。

如果线程禁用取消，pthread_cancel 的请求会被暂时挂起，不会生效。

所以取消线程是完全有可能不生效的。

即便你的状态是默认的，响应了取消请求。

此时还有一个叫做取消类型的东西：

PTHREAD_CANCEL_DEFERRED（默认）：延迟取消，线程只会在下一个取消点（如 sleep、read、write 等系统调用）时终止。

PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS：异步取消，线程可能在任何指令处被立即终止（十分危险，锁未释放（死锁风险），内存泄漏等风险，除非你十分清楚自己在干嘛，否则基本不使用）

这里我们就引出了一个概念：取消点？

所以我们线程究竟取不取消，就是看取消点呗？

那么什么是取消点呢？

取消点是 POSIX 线程（pthread）中定义的一些特殊函数或系统调用，在这些点上，如果线程收到取消请求（pthread_cancel），并且它的取消状态是 ENABLE、取消类型是 DEFERRED（默认），那么线程就会在这里被终止。 

由此，取消点也可能会引出一系列的问题。比如，在副线程执行纯运算死循环时：

请看这个代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

void* compute_loop(void* arg) 
{
    while (1) 
    {  // 无取消点
        int x = 0;
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) x += i;
    }
    return NULL;
}

int main() 
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, compute_loop, NULL);
    sleep(1);
    pthread_cancel(tid);  // 发送取消请求
    printf("Cancel sent, waiting...\n");
    pthread_join(tid, NULL);  // 卡死在这里，线程不会退出
    return 0;
}

 我们可以看见，在主线程中我们是调用了cancel函数的：

可是结果却一直阻塞住了。

造成这一切的原因就是在我们的副线程运行的代码中，没有出现任何取消点。

代码中找不到取消点，哪怕你最后收到了取消请求，我们也无法处理。

那哪些情况下没有取消点，哪些情况下有呢？

实际上，没有取消点的情况很少，基本上就只有我们刚刚测试的这一种情况： 纯CPU密集型计算

因为POSIX 明确规定以下操作必须是取消点：

包括动态内存分配等调用，绝大都看作一个取消点。

void* print_loop(void* arg) 
{
    while (1) 
    {
        printf("Running...\n");  // printf 可能是取消点
    }
    return NULL;
}


int main() 
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, print_loop, NULL);
    sleep(1);
    pthread_cancel(tid);  // 发送取消请求
    printf("Cancel sent, waiting...\n");
    pthread_join(tid, NULL);  // 卡死在这里，线程不会退出
    printf("退出成功\n");
    return 0;
}

当我们把代码换成这个之后，就能正常的取消了，由此可见在linux系统下，printf内部封装的write是一个取消点。 

除此之外，我们还可以专门用显示的调用接口：pthread_testcancel()。

该函数调用放在副线程内部，可以显式的充当一个取消点，随后进行取消状态的检测。

二、协作式取消

除了前面的pthread_cancel的取消方法，我们还有一种取消线程的方法：协作式取消。

相比 pthread_cancel 的强制终止，协作式取消通过共享变量通知线程“优雅退出”，避免了资源泄漏和不确定性问题。

其核心思想就是定义一个全局标志（如 volatile bool should_exit），由主线程控制，工作线程定期检查该标志并主动退出。

这里我们提到了volatile这个关键字，其实这个关键字我们应该放在信号章节进行讲解。

这个关键字有什么作用呢？：保持内存的可见性，告知编译器，被该关键字修饰的变量，不允许被优化，对该变量的任何操作，都必须在真实的内存中进行操作。 

什么意思呢？在volatile bool shoud_exit中，就是为了保证每次访问shoud_exit都直接从内存读取，禁止编译器优化。（在某些优化中，可能会直接读取存储在CPU中的老旧的值，而不是每次都去内存中读取。如果这个值出现的变化，你不从内存读取新值，读的就会一直是老的值，导致出现问题。）

如果要使用协作式取消，就是这样：

atomic_bool should_exit = false;  // 原子退出标志

void* thread_func(void* arg) 
{
    while (!atomic_load(&should_exit))
    {  // 原子读取
        // 工作逻辑...
    }
    // 清理资源...
    return NULL;
}

int main() 
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);

    // ... 运行一段时间后 ...
    atomic_store(&should_exit, true);  // 原子写入
    pthread_join(tid, NULL);

    return 0;
}

总结：

希望补充的知识点对大家有所帮助！！