线程的终止、连接与分离

• 线程生命周期

线程创建 (pthread_create) ↓ 线程执行 (start_routine) ↓ 线程终止 → 方式1: pthread_exit() 方式2: 从入口函数return 方式3: 被取消 (pthread_cancel) 方式4: 进程终止 ↓ 线程回收 → 可连接线程(joinable): 必须pthread_join() 分离线程(detached): 自动回收

线程的终止

• 线程终止有4种方式：
  • pthread_exit()
  • 从入口函数return
  • pthread_cancel
  • 进程终止

pthread_exit()

• 若主线程调用 pthread_exit，主线程退出但子线程仍可继续运行
• 线程执行完入口函数后，等价于调用 pthread_exit(返回值)

函数原型

#include<pthread.h>voidpthread_exit(void*retval);

参数

• retval 是线程的退出状态（可被 pthread_join 捕获）

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>void*func(void*arg){printf("Hello thread!\n");pthread_exit(NULL);//调用 pthread_exit()，指定一个退出状态值}intmain(intargc,constchar*argv[]){pthread_ttid;intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){errno=ret;perror("pthread_create");exit(EXIT_FAILURE);}printf("tid=%lu\n",tid);pthread_join(tid,NULL);return0;}

return

• 从start_routine()的 return语句返回（ 相当于调用pthread_exit()）

void*thread_func(void*arg){// ... 线程工作 ...return(void*)42;// 效果等同于pthread_exit}

pthread_cancel()

• 线程被取消
• 取消是异步的：被取消线程可能不会立即终止
• 线程可以设置取消状态和取消类型来控制是否响应取消、以及在何时点响应
• 被取消的线程，其退出状态为 PTHREAD_CANCELED（通常是一个特殊值，如(void*)-1）
• 嵌入式系统慎用：可能导致资源未正确释放（如未解锁互斥锁）

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<unistd.h>void*func(void*arg){printf("Hello thread!\n");sleep(10);printf("thread done.\n");//由于线程被主线程取消，所以这里不会被执行pthread_exit(NULL);}intmain(intargc,constchar*argv[]){pthread_ttid;intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){errno=ret;perror("pthread_create");exit(EXIT_FAILURE);}sleep(1);pthread_cancel(tid);// 1秒后取消printf("tid=%lu\n",tid);pthread_join(tid,NULL);return0;}

进程终止

在线程中调用 exit() 会终止整个进程，这是非常危险的操作，通常应避免

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>void*func(void*arg){printf("Hello thread!\n");exit(1);// 进程被终止，将导致所有线程终止}intmain(intargc,constchar*argv[]){pthread_ttid;intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){errno=ret;perror("pthread_create");exit(EXIT_FAILURE);}printf("tid=%lu\n",tid);pthread_join(tid,NULL);return0;}

线程的连接

pthread_join()

• 阻塞等待指定线程终止，并获取其退出状态（仅对「可结合线程」有效）
  • 等待线程终止：阻塞调用线程，直到目标线程结束
  • 获取线程返回值：接收线程的退出状态（void* 值）
  • 释放线程资源：回收已终止线程的系统资源（如栈空间）
• 每个可连接线程必须被pthread_join()一次且仅一次，否则会造成资源泄漏
• 如果不对可连接线程调用pthread_join()，线程终止后会变成僵尸线程（类似僵尸进程），占用系统资源

调用后会阻塞，直到目标线程终止；若线程已终止，立即返回

函数原型

#include<pthread.h>intpthread_join(pthread_tthread,void**retval);

参数

• thread：要等待的线程 ID
• retval：输出参数，接收线程的退出状态（pthread_exit 的参数或入口函数返回值）

返回值

• 成功返回 0
• 失败返回错误码
  • ESRCH：找不到指定的线程ID（线程已结束或被误写）
  • EINVAL：线程是分离的（detached），不可连接
  • EDEADLK：死锁（例如，线程等待自己）

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>void*func(void*arg){printf("Hello thread!\n");pthread_exit(NULL);}intmain(intargc,constchar*argv[]){pthread_ttid;intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){fprintf(stderr,"pthread_create:%s\n",strerror(ret));exit(EXIT_FAILURE);}printf("tid=%lu\n",tid);ret=pthread_join(tid,NULL);if(ret!=0){fprintf(stderr,"pthread_join:%s\n",strerror(ret));exit(EXIT_FAILURE);}return0;}

线程的分离

• 线程的执行顺序是不确定的
• 线程是可连接的，或者是分离的
  • 可连接的调用pthread_join()等待线程终止并获取退出状态
  • 分离的线程其资源会自动放回系统
• 分离线程无法被<font style="color:rgb(0, 0, 0);">pthread_join</font>等待，调用会报错

两种线程对比

设置线程分离方式

• 设置线程分离状态的方式：
  • 创建后分离（动态分离）
  • 创建时分离（推荐）

创建后分离（动态分离）

pthread_detach

• 将线程设为「分离状态」，线程终止后自动释放资源（无需 pthread_join）

函数原型

#include<pthread.h>intpthread_detach(pthread_tthread);

• 返回值：成功返回 0，失败返回错误码

主线程中分离

pthread_ttid;pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);pthread_detach(tid);// 主线程中分离

在线程内部分离自己

pthread_self()获取当前执行线程的唯一标识符（线程 ID）

// 在线程内部分离自己void*thread_func(void*arg){pthread_detach(pthread_self());// ... 线程工作 ...returnNULL;}

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<unistd.h>void*func(void*arg){pthread_detach(pthread_self());//设置线程为分离属性printf("detach thread.\n");pthread_exit(NULL);}intmain(intargc,constchar*argv[]){pthread_ttid;intret=pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);if(ret!=0){errno=ret;perror("pthread_create");exit(EXIT_FAILURE);}// pthread_detach(tid); //也可以在主线程当中设置创建线程的分离属性printf("tid=%lu\n",tid);sleep(1);return0;}

如果线程在pthread_detach()调用前就终止了，可能会变成僵尸线程

创建时分离（推荐）

• 最安全的方式，确保线程一开始就是分离的

pthread_attr_tattr;pthread_attr_init(&attr);pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED);pthread_ttid;pthread_create(&tid,&attr,thread_func,NULL);pthread_attr_destroy(&attr);// 销毁属性对象

pthread_attr_setdetachstate

函数原型

#include<pthread.h>intpthread_attr_setdetachstate(pthread_attr_t*attr,intdetachstate);

参数

• attr：指向已初始化的线程属性对象（pthread_attr_t）的指针
• detachstate：要设置的分离状态，仅支持两个取值：
  • PTHREAD_CREATE_JOINABLE（默认）：可结合状态
  • PTHREAD_CREATE_DETACHED：分离状态

返回值

• 成功：返回0
• 失败：返回非 0 的错误码（常见错误：EINVAL，如attr 无效或 detachstate取值非法）

#include<pthread.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>void*thread_func(void*arg){printf("分离线程执行中（tid=%lu）\n",(unsignedlong)pthread_self());// 分离线程终止后，资源自动回收pthread_exit(NULL);}intmain(){pthread_attr_tattr;// 1. 初始化属性对象if(pthread_attr_init(&attr)!=0){perror("pthread_attr_init failed");exit(1);}// 2. 设置分离状态为 DETACHEDif(pthread_attr_setdetachstate(&attr,PTHREAD_CREATE_DETACHED)!=0){fprintf(stderr,"pthread_attr_setdetachstate failed: %s\n",strerror(ret));pthread_attr_destroy(&attr);exit(1);}// 3. 创建分离线程pthread_ttid;if(pthread_create(&tid,&attr,thread_func,NULL)!=0){perror("pthread_create failed");pthread_attr_destroy(&attr);exit(1);}printf("创建分离线程（tid=%lu）\n",(unsignedlong)tid);// 4. 销毁属性对象pthread_attr_destroy(&attr);// 主线程休眠，确保分离线程执行完成sleep(1);return0;}

嵌入式开发中的特殊考虑:

资源有限性：在内存受限的嵌入式系统中，分离线程可以减少资源泄漏的风险，因为不需要记住去join每个线程

实时性要求：分离线程可以立即释放资源，避免因等待join而延迟其他任务的执行

除非需要获取线程的返回值，否则优先使用分离线程