通过安装信号处理程序关闭多线程应用程序

Shutting down a multithreaded application by installing a signal handler

本文关键字：多线程 应用程序 程序 安装 信号处理      更新时间：2023-10-16

在下面的代码中，我创建了一个玩具类，该类具有一个线程，该线程写入队列，而另一个线程从该队列读取并将其打印到stdout。现在，为了干净地关闭系统，我为SIGINT设置了一个处理程序。我希望信号处理程序设置std::atomic<bool>变量stopFlag，这将导致threadB将毒丸(哨兵(推到遇到threadA将停止的队列上。

class TestClass
{
public:
TestClass();
~TestClass();
void shutDown();
TestClass(const TestClass&) = delete;
TestClass& operator=(const TestClass&) = delete;

private:
void init();
void postResults();
std::string getResult();
void processResults();
std::atomic<bool> stopFlag;
std::mutex outQueueMutex;
std::condition_variable outQueueConditionVariable;
std::queue<std::string> outQueue;
std::unique_ptr<std::thread> threadA;
std::unique_ptr<std::thread> threadB;
};
void TestClass::init()
{
threadA = std::make_unique<std::thread>(&TestClass::processResults, std::ref(*this));
threadB = std::make_unique<std::thread>(&TestClass::postResults, std::ref(*this));
}
TestClass::TestClass():
stopFlag(false)
{
init();
}
TestClass::~TestClass()
{
threadB->join();
}
void TestClass::postResults()
{
while(true)
{
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000));
std::string name = "ABCDEF";
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
outQueue.push(name);
outQueueConditionVariable.notify_one();
}
if(stopFlag)
{
/*For shutting down output thread*/
auto poisonPill = std::string();
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
outQueue.push(poisonPill);
outQueueConditionVariable.notify_one();
}
threadA->join();
break;
}
}
}
void TestClass::shutDown()
{
stopFlag = true;
}
std::string TestClass::getResult()
{
std::string result;
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
while(outQueue.empty())
{
outQueueConditionVariable.wait(lock);
}
result= outQueue.front();
outQueue.pop();
}
return result;
}
void TestClass::processResults()
{
while(true)
{
const auto result = getResult();
if(result.empty())
{
break;
}
std::cout << result << std::endl;
}
}
static void sigIntHandler(std::shared_ptr<TestClass> t, int)
{
t->shutDown();
}
static std::function<void(int)> handler;
int main()
{
auto testClass = std::make_shared<TestClass>();
handler = std::bind(sigIntHandler, testClass, std::placeholders::_1);
std::signal(SIGINT, [](int n){ handler(n);});
return 0;
}

我使用 gcc 5.2 使用 -std=c++14 标志编译了它。在我的 CentOS 7 机器上按 Ctrl-C 时，我收到以下错误，

terminate called after throwing an instance of 'std::system_error'
what():  Invalid argument
Aborted (core dumped)

请帮助我了解发生了什么。

发生的情况是，您的main函数立即退出，销毁全局handler对象，然后testClass。然后主线程在TestClass::~TestClass中被阻塞。信号处理程序最终访问已经销毁的对象，这会导致未定义的行为。

根本原因是由于共享指针而导致的对象所有权未定义 - 您不知道最终会破坏对象的内容和时间。

更通用的方法是使用另一个线程来处理所有信号并阻止所有其他线程中的信号。然后，该信号处理线程可以在接收到信号时调用任何函数。

这里也根本不需要智能指针和函数包装器。

例：

class TestClass
{
public:
TestClass();
~TestClass();
void shutDown();
TestClass(const TestClass&) = delete;
TestClass& operator=(const TestClass&) = delete;
private:
void postResults();
std::string getResult();
void processResults();

std::mutex outQueueMutex;
std::condition_variable outQueueConditionVariable;
std::queue<std::string> outQueue;
bool stop = false;
std::thread threadA;
std::thread threadB;
};
TestClass::TestClass()
: threadA(std::thread(&TestClass::processResults, this))
, threadB(std::thread(&TestClass::postResults, this))
{}
TestClass::~TestClass() {
threadA.join();
threadB.join();
}
void TestClass::postResults() {
while(true) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000));
std::string name = "ABCDEF";
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
if(stop)
return;
outQueue.push(name);
outQueueConditionVariable.notify_one();
}
}
}
void TestClass::shutDown() {
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
stop = true;
outQueueConditionVariable.notify_one();
}
std::string TestClass::getResult() {
std::string result;
{
std::unique_lock<std::mutex> lock(outQueueMutex);
while(!stop && outQueue.empty())
outQueueConditionVariable.wait(lock);
if(stop)
return result;
result= outQueue.front();
outQueue.pop();
}
return result;
}
void TestClass::processResults()
{
while(true) {
const auto result = getResult();
if(result.empty())
break;
std::cout << result << std::endl;
}
}
int main() {
// Block signals in all threads.
sigset_t sigset;
sigfillset(&sigset);
::pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &sigset, nullptr);
TestClass testClass;
std::thread signal_thread([&testClass]() {
// Unblock signals in this thread only.
sigset_t sigset;
sigfillset(&sigset);
int signo = ::sigwaitinfo(&sigset, nullptr);
if(-1 == signo)
std::abort();
std::cout << "Received signal " << signo << 'n';
testClass.shutDown();
});
signal_thread.join();
}

在您的平台上，当出现真正的SIGINT信号时，将调用此信号处理程序。可以在此信号处理程序中调用的函数列表相当有限，调用任何其他函数都会导致未定义的行为。

相关文章：