终止读取时阻止的线程 c++11

Terminate thread c++11 blocked on read

本文关键字:线程 c++11 读取 终止      更新时间:2023-10-16

我有以下代码:

class Foo {
private:
    std::thread thread;
    void run();
    std::atomic_flag running;
    std::thread::native_handle_type native;
public:
    Foo(const std::string& filename);
    virtual ~Foo();
    virtual void doOnChange();
    void start();
    void quit();
};
#include "Foo.h"
#include <functional>
#include <iostream>
Foo::Foo(const std::string& filename) :
        thread(), running(ATOMIC_FLAG_INIT) {
    file = filename;
    native = 0;
}
Foo::~Foo() {
    quit();
}
void Foo::start() {
    running.test_and_set();
    try {
        thread = std::thread(&Foo::run, this);
    } catch (...) {
        running.clear();
        throw;
    }
    native = thread.native_handle();
}
void Foo::quit() {
    running.clear();
    pthread_cancel(native);
    pthread_join(native, nullptr);
    //c++11-style not working here
    /*if (thread.joinable()) {
        thread.join();
        thread.detach();
    }*/
}
void Foo::run() {
   while (running.test_and_set()) {
        numRead = read(fd, buf, BUF_LEN);
        .....bla bla bla.......
   }
}

我正在尝试在我的程序清理代码中退出此线程。使用 pthread 有效,但我想知道我是否可以仅使用 c++11(没有本机句柄(做得更好。在我看来,没有使用 c++11 代码处理所有情况的好方法。正如您在此处看到的,线程在读取系统调用中被阻止。因此,即使我清除了该标志,线程仍将被阻止,加入调用将永远阻塞。所以我真正需要的是中断(在这种情况下是pthread_cancel(。但是如果我调用pthread_cancel我不能再调用 c++11 join(( 方法,因为它失败了,我只能调用 pthread_join() .所以似乎标准有一个很大的限制,我错过了什么吗?

编辑:

在下面的讨论之后,我更改了 Foo 类实现,将 std::atomic_flag 替换为 std::atomic 并使用信号处理程序。我使用信号处理程序是因为在我看来最好有一个通用的基类,在基类中使用自管道技巧太难了,逻辑应该委托给孩子。最终实现:

#include <thread>
#include <atomic>
class Foo {
private:
    std::thread thread;
    void mainFoo();
    std::atomic<bool> running;
    std::string name;
    std::thread::native_handle_type native;
    static void signalHandler(int signal);
    void run();
public:
    Thread(const std::string& name);
    virtual ~Thread();
    void start();
    void quit();
    void interrupt();
    void join();
    void detach();
    const std::string& getName() const;
    bool isRunning() const;
};

CPP 文件:

#include <functional>
#include <fcntl.h>
#include <limits.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/inotify.h>
#include <Foo.h>
#include <csignal>
#include <iostream>
Foo::Foo(const std::string& name) :
        name(name) {
    running = false;
    native = 0;
    this->name.resize(16, '');
}
Foo::~Foo() {
}
void Foo::start() {
    running = true;
    try {
        thread = std::thread(&Foo::mainFoo, this);
    } catch (...) {
        running = false;
        throw;
    }
    native = thread.native_handle();
    pthread_setname_np(native, name.c_str());
}
void Foo::quit() {
    if (running) {
        running = false;
        pthread_kill(native, SIGINT);
        if (thread.joinable()) {
            thread.join();
        }
    }
}
void Foo::mainFoo() {
 //enforce POSIX semantics
 siginterrupt(SIGINT, true);
 std::signal(SIGINT, signalHandler);
    run();
    running = false;
}
void Foo::join() {
    if (thread.joinable())
        thread.join();
}
void Foo::signalHandler(int signal) {
}
void Foo::interrupt() {
    pthread_kill(native, SIGINT);
}
void Foo::detach() {
    if (thread.joinable())
        thread.detach();
}
const std::string& Foo::getName() const {
    return name;
}
bool Foo::isRunning() const {
    return running;
}
void Foo::run() {
    while(isRunning()) {
         num = read(.....);
         //if read is interrupted loop again, this time
         //isRunning() will return false
    }
}

正如您在此处看到的,线程在读取系统调用中被阻止。因此,即使我清除了该标志,线程仍将被阻止,加入调用将永远阻塞。

对此的解决方案是 std::raise 一个信号,例如 SIGINT 编辑:您需要使用 pthread_kill 发出信号,以便信号将由正确的线程处理。正如您可以从手册中读取的那样,读取被信号中断。您必须处理 std::signal,否则整个过程将提前终止。

在使用 BSD 信号处理而不是 POSIX 的系统上,系统调用默认重新启动,而不是在中断时失败。我建议的方法依赖于 POSIX 行为,其中调用设置EINTR并返回。POSIX 行为可以使用 siginterrupt 显式设置。另一种选择是使用 sigaction 注册信号处理程序,除非由标志指定,否则不会重新启动。

中断read后,必须检查线程是否应停止,然后再重试读取。

使用 C++11(甚至可能没有它(不要在线程中调用任何阻塞系统调用

调用阻塞系统调用就好了。如果您希望在不终止进程的情况下(在有限时间内(,则不应调用可能会无限期长时间阻塞的不间断系统调用。在我的头顶上,我不知道是否有任何系统调用与这样的描述相匹配。

一个最小的例子(除了无限期阻止read外完成。您可以使用sleep(100000)来模拟它(:

#include <thread>
#include <iostream>
#include <csignal>
#include <cerrno>
#include <unistd.h>
constexpr int quit_signal = SIGINT;
thread_local volatile std::sig_atomic_t quit = false;
int main()
{
    // enforce POSIX semantics
    siginterrupt(quit_signal, true);
    // register signal handler
    std::signal(quit_signal, [](int) {
        quit = true;
    });
    auto t = std::thread([]() {
        char buf[10];
        while(!quit) {
            std::cout << "initiated readn";
            int count = read(some_fd_that_never_finishes, buf, sizeof buf);
            if (count == -1) {
                if (errno == EINTR) {
                    std::cout << "read was interrupted due to a signal.n";
                    continue;
                }
            }
        }
        std::cout << "quit is true. Exitingn";;
    });
    // wait for a while and let the child thread initiate read
    sleep(1);
    // send signal to thread
    pthread_kill(t.native_handle(), quit_signal);
    t.join();
}

强制杀死线程通常是一个非常糟糕的主意,尤其是在C++中,这可能就是std::thread API 不为其提供接口的原因。

如果你真的想杀死一个执行线程 - 在这种情况下不是必需的,因为你可以安全地中断系统调用 - 那么你应该使用子进程而不是子线程。终止子进程不会破坏父进程的堆。也就是说,C++标准库不提供进程间 API。

正如其他人所说,杀死正在运行的线程是一个坏主意™。

但是,在这种情况下,您以某种方式知道线程在读取时阻塞,并希望它停止。

一个简单的方法是使用"自管道技巧"。打开管道,并在select()poll()调用上使线程块,检查管道的读取端和正在读取的文件描述符。如果希望线程停止,请将单个字节写入写入描述符。线程唤醒,看到管道上的字节,然后可以终止。

这种方法避免了直接杀死线程的未定义行为,允许您使用阻塞系统调用来避免轮询,并响应终止请求。