关于c++:C多线程强制终止

摘要：实际上，没有任何语言或操作系统能够为你提供异步忽然终止线程的便当，且不会正告你不要应用它们。

本文分享自华为云社区《如何编写高效、优雅、可信代码系列（1）——C++多线程强制终止》，原文作者：我是一颗大西瓜 。

故事的起因来源于我在优化别人c++源码的时候，想通过多线程的形式晋升程序的运算效率，次要存在以下需要和难点：

1. 多个线程并行跑模型，看哪个模型跑的快，跑进去后完结其余线程，线程间独立运行无通信过程
2. 源码模型很简单，函数调用较多，不好改变，因而不太适宜通过信号或标记进行通信终止

网上搜寻了一下线程完结的几种形式：

1. 线程函数的return返回（倡议）。这种退出线程的形式是最平安的，在线程函数return返回后, 会清理函数内申请的类对象, 即调用这些对象的析构函数.。而后会主动调用 _endthreadex()函数来清理 _beginthreadex()函数申请的资源(次要是创立的tiddata对象)。
2. 同一个过程或另一个过程中的线程调用TerminateThread函数（应防止应用该办法）。TerminateThread可能吊销任何线程，其中hThread参数用于标识被终止运行的线程的句柄。当线程终止运行时，它的退出代码成为你作为dwExitCode参数传递的值。同时，线程的内核对象的应用计数也被递加。留神TerminateThread函数是异步运行的函数，也就是说，它通知零碎你想要线程终止运行，然而，当函数返回时，不能保障线程被吊销。如果须要确切地晓得该线程曾经终止运行，必须调用WaitForSingleObject或者相似的函数，传递线程的句柄。
3. 通过调用ExitThread函数，线程将自行吊销（最好不应用该办法）。该函数将终止线程的运行，并导致操作系统革除该线程应用的所有操作系统资源。然而，C++资源（如C++类对象）将不被析构。
4. ExitProcess和TerminateProcess函数也能够用来终止线程的运行（应防止应用该办法）。

选项2和3可能会导致内存透露，实际上，没有任何语言或操作系统能够为你提供异步忽然终止线程的便当，且不会正告你不要应用它们。所有这些执行环境都强烈建议开发人员，甚至要求在合作或同步线程终止的根底上构建多线程应用程序。

现有的线程完结函数，包含linux零碎的pthread.h中的pthread_exit()和pthread_cancel()，windows零碎的win32.h中的ExitThread()和TerminateThread()，也就是说，C++没有提供kill掉某个线程的能力，只能被动地期待某个线程的天然完结，析构函数~thread()也不能进行线程，析构函数只能在线程静止时终止线程joinable，对于连贯/拆散的线程，析构函数根本无法终止线程。

要终止与OS /编译器相干的函数的线程，咱们须要晓得如何从C++获取本机线程数据类型std::thread。侥幸的是，在调用或之前std::thread提供了一个API native_handle()以获取线程的本机句柄类型。并且能够将此本地句柄传递给本地OS线程终止函数，例如join() detach() pthread_cancel()。

以下代码用于显示std::thread::native_handle()，std::thread::get_id()并pthread_self()返回雷同的代码pthread_t来解决Linux / GCC的C++线程

#include <mutex>

#include <iostream>

#include <chrono>

#include <cstring>

#include <pthread.h>

 

std::mutex iomutex;

void f(int num)

{

    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));

    std::lock_guard<std::mutex> lk(iomutex);

    std::cout << "Thread " << num << " pthread_t " << pthread_self() << std::endl;

}

 

int main()

{

    std::thread t1(f, 1), t2(f, 2);

   

    //t1.join(); t2.join();  ----------------pos 1

    //t1.detach(); t2.detach(); -------------pos 2

   

    std::cout << "Thread 1 thread id " << t1.get_id() << std::endl;

    std::cout << "Thread 2 thread id " << t2.get_id() << std::endl;

   

    std::cout << "Thread 1 native handle " << t1.native_handle() << std::endl;

    std::cout << "Thread 2 native handle " << t2.native_handle() << std::endl;

   

    t1.join(); t2.join();

    //t1.detach(); t2.detach();

}

运行后能够失去后果

$ g++ -Wall -std=c++11 cpp_thread_pthread.cc -o cpp_thread_pthread -pthread -lpthread

$ ./cpp_thread_pthread

Thread 1 thread id 140109390030592

Thread 2 thread id 140109381637888

Thread 1 native handle 140109390030592

Thread 2 native handle 140109381637888

Thread 1 pthread_t 140109390030592

Thread 2 pthread_t 140109381637888

uncommentpos 1或者pos 2后，即调用join()或之后detach()，C++线程会失落本机句柄类型的信息

$ ./cpp_thread_pthread

Thread 1 pthread_t 139811504355072

Thread 2 pthread_t 139811495962368

Thread 1 thread id thread::id of a non-executing thread

Thread 2 thread id thread::id of a non-executing thread

Thread 1 native handle 0

Thread 2 native handle 0

因而，要无效地调用本机线程终止函数（例如pthread_cancel），须要在调用std::thread::join()时或之前保留本机句柄std::thread::detach()。这样，始终能够应用无效的本机句柄终止线程。

class Foo {

public:

    void sleep_for(const std::string &tname, int num)

    {

        prctl(PR_SET_NAME,tname.c_str(),0,0,0);       

        sleep(num);

    }



    void start_thread(const std::string &tname)

    {

        std::thread thrd = std::thread(&Foo::sleep_for, this, tname, 3600);

        tm_[tname] = thrd.native_handle();

        thrd.detach();

        std::cout << "Thread " << tname << " created:" << std::endl;

    }



    void stop_thread(const std::string &tname)

    {

        ThreadMap::const_iterator it = tm_.find(tname);

        if (it != tm_.end()) {

            pthread_cancel(it->second);

            tm_.erase(tname);

            std::cout << "Thread " << tname << " killed:" << std::endl;

        }

    }



private:

    typedef std::unordered_map<std::string, pthread_t> ThreadMap;

    ThreadMap tm_;

};



int main()

{

    Foo foo;

    std::string keyword("test_thread");

    std::string tname1 = keyword + "1";

    std::string tname2 = keyword + "2";



    // create and kill thread 1

    foo.start_thread(tname1);

    foo.stop_thread(tname1);



    // create and kill thread 2

    foo.start_thread(tname2);

    foo.stop_thread(tname2);



    return 0;

}

后果是

$ g++ -Wall -std=c++11 kill_cpp_thread.cc -o kill_cpp_thread -pthread -lpthread

$ ./kill_cpp_thread

Thread test_thread1 created:

30332 30333 pts/5    00:00:00 test_thread1

Thread test_thread1 killed:

Thread test_thread2 created:

30332 30340 pts/5    00:00:00 test_thread2

Thread test_thread2 killed:

当然，条件容许的话最好还是应用返回或信号的形式终止线程，这样也合乎平安可信的要求。

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