Определенно pthread_cancel не освободит стек потока, учитывая, что отмененный поток может продолжаться некоторое время, например, при выполнении обработчиков отмены.
Ресурсы потока очищаются после того, как оба потока pthread_detach были вызваны в потоке и поток завершился (что возможно в любом порядке).