bagrintsev.me : pthread_cancel() и C++

С приходом в нашу жизнь реализации Linux тредов NPTL, стало доступно досрочное завершение тредов. Представьте себе ситуацию, когда у Вас есть треды с блокирующими системными вызовами или просто треды, использующие sleep() (что ещё хуже) и Вам вдруг понадобилось их завершить. В случае, если Вы программируете на С, скорей всего проблем не будет. Грабли начинают когда Вы решаете сделать тоже самое в C++.

Что может случиться плохого? Такой подход соврешенно не совместим с RAII.
Рассмотрим пример, который гарантированно падает.

#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <exception>
class Object
{
public:
~Object() {
std::cout << "Inside ~Object()" << std::endl;
sleep ( 999 );
}
};
void newThread()
{
try {
Object regular_object_on_stack;
std::cout << "Inside the new thread" << std::endl;
// ... billion strings of code ...
throw std::runtime_error ( "Random exception" );
} catch ( const std::runtime_error& e ) {
std::cout << "You will never see this exception: " << e.what() << std::endl;
}
}
int main()
{
pthread_t thread;
pthread_create ( &thread, nullptr, &newThread, nullptr );
sleep ( 1 ); // time for new thread for correct init order
std::cout << "Let's try to cancel our thread ..." << std::endl;
pthread_cancel ( thread );
pthread_join ( thread, nullptr );
std::cout << "You have a good chance not to see this message" << std::endl;
return 0;
}

Вот результат выполнения на Ubuntu 15.10:

Inside the new thread
Inside ~Object()
Let's try to cancel our thread ...
terminate called without an active exception
Aborted (core dumped)

Что же происходит в этом коде такого, что необходимо завершить выполнение? К счастью, в Ubuntu 15.10 хороший вывод ошибок и ясно, что виновен не пойманый exception. Но где? При вызове любого системного вызова отмеченного как "Cancellation point".

Давайте разберём ещё раз, с самого начала. Мы создаём объект класса Object, внутри треда, который спустя секунду, будет отдан на растерзание pthread_cancel(). Внуртри этого же треда, мы кидаем exception, что приводит к stack unwinding и вызову деструкторов объектов на стеке и функция sleep(), переходя в kernel mode и являесь при этом cancellation point, благодаря C++ -- кидает exception, во время раскрутки стека, что и приводит к гарантированному падению нашей программы.

Не верите? :-) Попробуйте такой код:

#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <exception>
class Object
{
public:
~Object() {
std::cout << "Inside ~Object()" << std::endl;
try {
sleep ( 999 );
} catch ( ... ) {
std::cout << "We got something strange here ..." << std::endl;
}
}
};
void newThread()
{
try {
Object regular_object_on_stack;
std::cout << "Inside the new thread" << std::endl;
// ... billion strings of code ...
throw std::runtime_error ( "Random exception" );
} catch ( std::runtime_error& e ) {
std::cout << "You will never see this exception: " << e.what() << std::endl;
}
}
int main()
{
pthread_t thread;
pthread_create ( &thread, nullptr, &newThread, nullptr );
sleep ( 1 ); // time for new thread for correct init order
std::cout << "Let's try to cancel our thread ..." << std::endl;
pthread_cancel ( thread );
pthread_join ( thread, nullptr );
std::cout << "You have a good chance not to see this message" << std::endl;
return 0;
}

В результате будет такой вывод:

Inside the new thread
Inside ~Object()
Let's try to cancel our thread ...
We got something strange here ...
FATAL: exception not rethrown
Aborted (core dumped)

Поражены? И это в деструкторе объекта! Как Вы понимаете, о RAII с таким подходом можно забыть. Вы наверняка захотите использовать такие системные вызовы как fclose(), close(), dlclose() в деструкторе Вашего объекта. Список cancellation points достаточно обширен!

Всё, что вы можете -- попытаться контролировать процесс вхожения в cancellation point, используя pthread_testcancel(), которая создаст cancellation point до входа в опасную область видимости. При этом, я сам не уверен, что эта тактика оправданна и вообще имеет право на жизнь.

Интересно, что сам этот "exception" добавлеяет ИМЕННО C++ и его тип определён в хедере cxxabi.h, что значит, что его вполне реально поймать.

#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <exception>
#include <cxxabi.h>
void newThread()
{
try {
sleep ( 999 );
std::cout << "Inside the new thread" << std::endl;
// ... billion strings of code ...
throw std::runtime_error ( "Random exception" );
} catch ( abi::__forced_unwind& ) {
std::cout << "abi::__forced_unwind is catched" << std::endl;
}
}
int main()
{
pthread_t thread;
pthread_create ( &thread, nullptr, &newThread, nullptr );
sleep ( 1 ); // time for new thread for correct init order
std::cout << "Let's try to cancel our thread ..." << std::endl;
pthread_cancel ( thread );
pthread_join ( thread, nullptr );
std::cout << "You have a good chance not to see this message" << std::endl;
return 0;
}

Вывод:

Let's try to cancel our thread ...
abi::__forced_unwind is catched
FATAL: exception not rethrown
Aborted (core dumped)

На самом деле, это не столько "exception", сколько механизм для stack unwinding, о чём можно сделать вывод из названия типа "__forced_unwind". Следовательно, раз мы можем его поймать, мы можем его и кинуть далее и даже обработать!

#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <iostream>
#include <exception>
#include <cxxabi.h>
void newThread()
{
try {
sleep ( 999 );
std::cout << "Inside the new thread" << std::endl;
// ... billion strings of code ...
throw std::runtime_error ( "Random exception" );
} catch ( abi::__forced_unwind& ) {
std::cout << "rethrowing exception ..." << std::endl;
throw;
} catch ( ... ) {
std::cout << "Catch any exception" << std::endl;
}
}
int main()
{
pthread_t thread;
pthread_create ( &thread, nullptr, &newThread, nullptr );
sleep ( 1 ); // time for new thread for correct init order
std::cout << "Let's try to cancel our thread ..." << std::endl;
pthread_cancel ( thread );
pthread_join ( thread, nullptr );
std::cout << "You have a good chance not to see this message" << std::endl;
return 0;
}

Покрайней мере, программа уже не падает :-)

Let's try to cancel our thread ...
rethrowing exception ...
You have a good chance not to see this message

Что и требовалось доказать. Использование pthread_cancelation -- весьма сомнительная возможноcть NPTL. Возможно, использование её в языке C оправданно, но в C++, в котором наличествует огромное количество уже готовых типов, которые используют различные системные вызовы, ничего не подозревая о новшествах реализации -- лучше воспользоваться функционалом предоставляемым libstdc++ ну или вообще, BOOST.

pthread_cancel() и C++

Статьи по теме

Поиск

Категории