C++11打断线程的几种方式

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

我们都知道在C++11中可以方便启动一个或多个线程，常规的手段是让线程执行完任务后自己结束自己，或者在达成一定的条件时退出。如果，我想在运行途中停下来怎么办？这篇文章就提供几种可行的方法。

取消点：线程并不是所有时刻都可以打断，只有当线程到达取消点的时候才可能被取消，通俗来说就是阻塞。诸如join、wait、sleep、IO操作都是典型的取消点。

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一、pthread_cancel

这个是C形式的线程取消方式，搭配pthread_create方式创建的线程使用。

1.代码演示

main.cpp

#include 
using namespace std;

void *p_(void *) {
    printf("start\n");
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        if (i == 1000)
            printf("block\n");
    }
    printf("end\n");
    return nullptr;
}

void pthread_() {
    pthread_t p;
    pthread_create(&p, nullptr, p_, nullptr);
    pthread_cancel(p);
    pthread_join(p, nullptr);
}

int main() {
    pthread_();
    return 0;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
project(Thread)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
find_package(Threads REQUIRED)
add_executable(Thread main.cpp)
target_link_libraries(Thread Threads::Threads)

打印：start
说明程序正好在printf("start\n");这句被结束掉了。如果你将主线程sleep下，就可以执行到printf("block\n");。printf("end\n");这句没有执行到，也正好符合终止线程的意图。

2.两个重要方法

pthread_cancel还有两个重要方法搭配使用，pthread_setcancelstate和pthread_setcanceltype。

1.pthread_setcancelstate

设置线程对cancel信号的响应策略，有两个可选项PTHREAD_CANCEL_ENABLE和PTHREAD_CANCEL_DISABLE，前者是默认的选项，表示响应pthread_cancel的调用，并设置为cancel状态；后者是说线程忽略信号，调用pthread_cancel的线程阻塞到可取消状态为止。

2.pthread_setcanceltype

设置线程对cancel信号的返回类型，也有两个可选项PTHREAD_CANCEL_DEFERRED和PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS，前者是默认状态，表示线程运行到下一个取消点才退出；后者意思是直接退出，不用等线程运行到下一个取消点。

注意：pthread_setcanceltype设置必须先将pthread_setcancelstate设置为enable状态才会生效！

3.资源回收

直接执行pthread_cancel会引发资源泄露的问题，请看代码：

#include 
using namespace std;

void *p_(void *) {
	auto a = new int{1};
    printf("start\n");
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        if (i == 1000)
            printf("block\n");
    }
    printf("end\n");
    return nullptr;
}

void pthread_() {
    pthread_t p;
    pthread_create(&p, nullptr, p_, nullptr);
    pthread_cancel(p);
    pthread_join(p, nullptr);
}

int main() {
    pthread_();
    return 0;
}

使用valgrind测试发现4字节的内存泄露。

资源回收的方法是有的，但是我更推荐使用Boost的方法，所以这里不深究了，感兴趣的请自行研究。

二、Boost

相比于pthread我觉得Boost的thread更好用。典型的C++书写方式，而且方法少而简单。只是不知道为什么C++11标准里没有interrupt这个函数（留待后续研究），使用起来也没发现什么问题，毕竟需要打断线程的场景其实不多。

1.看代码

main.cpp

#include 
#include 

void thread_() {
    try {
        for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
            std::cout << i << std::endl;
            boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
        }
    } catch (boost::thread_interrupted) {
        std::cout << "interrupted" << std::endl;
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    boost::thread t(thread_);
    t.interrupt();
    t.join();
    return 0;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.22)
project(Boost_1_74_0)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
find_package(Boost 1.74 REQUIRED COMPONENTS thread)
add_executable(thread thread.cpp)
target_link_libraries(thread Boost::thread)

执行：
0
interrupted

触发了异常之后结束了。

2.资源泄露

看代码：

#include 
#include 

void thread_() {
    auto a = new int{1};
    try {
        for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
            std::cout << i << std::endl;
            boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
        }
    } catch (boost::thread_interrupted) {
        std::cout << "interrupted" << std::endl;
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    boost::thread t(thread_);
    t.interrupt();
    t.join();
    return 0;
}

运行valgrind，等待程序结束。

2.资源回收

方法很简单，Boost对interrupt做了异常包装，触发异常之后直接回收资源就行了。
看代码：

#include 
#include 

void thread_() {
    auto a = new int{1};
    try {
        for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
            std::cout << i << std::endl;
            boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
        }
    } catch (boost::thread_interrupted) {
        std::cout << "interrupted" << std::endl;
        delete a;//这一句，资源回收
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    boost::thread t(thread_);
    t.interrupt();
    t.join();
    return 0;
}

运行valgrind，等待程序结束。所有资源都被回收了。

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总结

1、优先使用Boost的方法，没别的原因，就是简单。
2、当然线程自身也可以打断自己，只不过我一般选择标志或自动结束更简单些。