C++:如何异步调用同步库调用

C++: How to call a synchronous library call asynchronously?

本文关键字：调用 同步 异步 何异步 C++      更新时间：2023-10-16

我使用的库有一个阻塞调用，如果不成功，它永远不会超时。我希望能够更优雅地处理这种错误情况。我知道必须有一种方法将调用封装在工作线程（或其他类型的委托对象）中，等待x秒，然后在x秒过去时抛出异常。我只需要为库中的一个函数执行此操作。我该如何着手实现这一点？我在网上看到了类似的例子，但没有一个正是我想要做的。谢谢！

我的答案是"不要尝试这样做"。

当然，你可能会发现一些黑客在你的特定情况下会起作用。但是这里的比赛条件很难解决。

显而易见的方法是让线程A进行阻塞调用，然后设置线程B在超时时杀死A。

但是。。。如果超时在A从阻塞调用返回的同时到期，该怎么办？具体来说，如果B认为是时候杀死A了，那么您的操作系统调度程序决定运行A一段时间，然后您的操作程序决定运行杀死A的B代码，该怎么办？

一句话：你最终会在A执行过程中的某个不确定点杀死它。（例如，也许它刚刚从储蓄账户中扣除了500美元，但还没有向支票账户中增加500美元。可能性是无限的…）

好吧，这样您就可以让线程A存在，其唯一目的是运行库调用，然后在调用结束时发出条件或其他信号。至少在原则上这是可行的。但即便如此，如果库本身有一些内部状态处于不一致状态，A是否会在不合时宜的时刻被杀死呢？

C++11标准中省略了异步线程取消是有充分理由的。只需说不。修复库例程。无论花费多少，从长远来看，它几乎肯定比你正在尝试的更便宜。

使用C++11，然后为该调用显式启动线程，看起来可能是：

// API
T call(int param);
// asynchronous call with 42 as parameter
auto future = std::async(std::launch::async, call, 42);
// let's wait for 40 ms
auto constexpr duration = std::chrono::milliseconds(40);
if(future.wait_for(duration) == std::future_status::timeout) {
    // We waited for 40ms and had a timeout, now what?
} else {
    // Okay, result is available through future.get()
    // if call(42) threw an exception then future.get() will
    // rethrow that exception so it's worth doing even if T is void
    future.get();
}

正如你所看到的，在超时的情况下，你会遇到一个大问题，因为你永远都被阻塞的线程卡住了。这可以说不是C++11std::future的错：相当数量的线程抽象最多只能提供协作取消，但这仍然不足以拯救您。

如果你没有使用C++11，那么Boost.Thread与boost::unique_future有一个非常相似的接口（其中wait_for是timed_wait，并返回bool），尽管它没有类似于std::async的东西，所以你必须自己做一些繁忙的工作（例如boost::packaged_task+boost::thread）。文档中提供了详细信息。

显然，进行阻塞调用的线程不能自行终止，它将被阻塞。

一种方法是启动进行阻塞调用的线程a，然后启动另一个在超时期间休眠的线程B，然后杀死线程a。受互斥体保护的共享标志可以指示操作是否成功，基于此可以引发异常。

第二种方法（非常类似）是启动线程A，线程A依次启动线程B，休眠超时，然后杀死线程B。

首选线程库的细节（例如允许哪些线程相互杀死）和阻塞函数的性质将确切地影响您如何执行此操作。

在Windows上，您会想要做这样的事情：

//your main thread
DWORD threadID;
HANDLE h = CreateThread(NULL, 0, (LPTHREAD_START_ROUTINE)&ThreadProc, 0, 0, &threadID);
DWORD ret = 0xFFFFFF;
for (int i = 0; i < /*some timeout*/; i++) {
    ret = WaitForSingleObject(h, 100);
    if (ret == WAIT_OBJECT_0) break;
}
if (ret != WAIT_OBJECT_0) {
    DWORD exitCode;
    TerminateThread(h, &exitCode); // you will want to stop the thread as it isn't exiting.
    /*throw*/;
}

和

//Thread Routine
DWORD ThreadProc (LPVOID threadParam) {
    //call your function here
    return 0;
}

这里的想法是旋转一个线程来做你想要的工作。然后您可以在中等待该线程100毫秒的增量（或任何您想要的）。如果它没有在特定的时间段内结束，您可以抛出一个异常。

存在一些问题。首先，库是否保持任何内部状态，这些状态将因库调用失败而不可用？如果是这样的话，你就会被绊倒，因为被阻止的失败调用之后的调用也会失败，或者更糟的是，在没有任何异常或其他通知的情况下生成错误的结果。

如果库是安全的，那么您确实可以尝试线程关闭调用，并等待某个超时事件。现在你需要处理@Nemo的担忧——你需要注意如何处理结果的返回。具体如何做到这一点取决于，嗯，您打算如何从调用库的线程返回结果。通常，两个线程都会进入一个关键部分，在返回结果的lib线程和指示lib线程永远不返回任何东西的超时线程之间进行安全仲裁（例如，通过在其中设置标志），如果lib调用返回，则退出。

孤立自由。线程就是这样一种方式，如果lib调用永远不会返回，就会导致线程泄漏。您是否能够吸收此类泄漏，或者安全地最终强制终止孤立线程，取决于您和您的应用程序：）

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