不要用std::thread写裸线程

本文探讨了在C++中使用std::thread时遇到的问题,当线程函数抛出异常,可能导致程序崩溃。分析了两种可能的解决方案:1) 等待线程执行完再进行调用栈回退;2) 将线程剥离句柄独立运行。尽管第二种方式可能导致错误,但使用RAII策略并按第一种方式实现是更好的选择。

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我们先看一段代码:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <unistd.h>
using namespace std;
volatile bool flag = false;
void f1() {
  for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    if (flag) cout << i << " catched" << endl;
    else cout << i << " running" << endl;
    usleep(10000);
  }
}
void f2() {
  sleep(1);
  flag = true;
  throw 1;
}
void run1() {
  thread thr(f1); 
  f2();           
  thr.join();
}
int main()
{
  try {
    run1();
  } catch(...) {
  }
  while(1);
}
这段代码中,我们在run1里面发射了一个线程f1,f1是做一个计数工作,在run1里面运行f2,f2在休眠1秒之后抛异常。

运行结果是: 当f2抛异常之后,程序就挂掉了。

这是为什么呢?因为在f2抛出异常之后,run1发生调用栈回退的时候,析构thr了。在析构thr的时候,我们可以看一下gcc的源代码:

~thread()
 {
   if (joinable())
     std::terminate();
 }
一旦这个句柄是没有join就调用析构函数,那么调用std::terminate(),这就是程序挂掉的原因。


到这里,似乎就引入了一个疑问,到底这个时候析构了thr,我们更希望发射出来的线程f2应该怎么运行呢?真的希望程序挂掉吗?

分析起来,大致可以有下面两种看起来合理的情况:

1、我们可能希望调用栈回退的时候,等f2运行完,join之后,才完成调用栈回退

2、我们可能希望把f2剥离句柄thr的控制,自己单独运行

这上面两种情况都是可以实现的,我们分别都看一下。我们先来看第一种实现:

class SafeThread {
private:
  std::thread thr_;
public:
  template< class Function, class... Args > 
  explicit SafeThread(Function&& f, Args&&... args) {
    std::thread thr(f, args ...);
    thr_.swap(thr);
  }
  ~SafeThread() {
    thr_.join();
  }
};
通过这么实现,放到第一段代码的情境中,就会是这样子:

void run1() {
  SafeThread thr(f1); 
  f2();           
}

这是RAII的实现方式,在离开作用域的时候析构,而我们在析构的时候完成join的工作。那么,在发生刚才那种情况的时候,异常一旦抛出,run1就要做栈回退,当调用thr的析构函数的时候,自然就会join,等待f1的执行完毕。

接着我们看一下第二种实现:

class SafeThread {
  //...同上一种
  ~SafeThread() {
    thr_.detach();
  }
};
大部分和第一种实现一样,不同之处在于,当调用析构函数的时候,把线程剥离句柄(就像脱缰的野马)

最后分析一下两种方式的

1、第一种方式,可以像原有逻辑一样,在完成f1线程之后,才结束run1函数。但是,无法及时处理异常

2、第二种方式很不推荐,一旦f1线程使用了run1提供的局部对象作为运行参数,那么一旦run1调用回退了,局部变量被回收,而f1继续使用,程序就错掉了,能段错误是最好的结局了。


总结,用RAII的方式封装std::thread,按第一种方式实现,是一个不错的选择。

参考:http://akrzemi1.wordpress.com/2012/11/14/not-using-stdthread/





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