Question

此问题与之前的问题非常相似：race-condition in pthread_once()?

它基本上是同一个问题 - std::promise在调用promise::set_value期间结束的生命周期（即：在关联的未来被标记之后但在pthread_once执行之前）

所以我知道我的用法存在这个问题，因此我无法以这种方式使用它。但是，我认为这是不明显的。（用Scott Meyer明智的话来说：使接口易于正确使用且难以正确使用）

我在下面提供一个范例：

我有一个线程（dispatcher），它在队列中旋转，弹出一个“工作”（一个std::function）并执行它。
我有一个名为synchronous_job的实用程序类，它阻塞调用线程，直到在调度程序线程上执行'job'
std::promise和std::future是synchronous_job的成员 - 一旦future设置，阻止的调用线程就会继续，这会导致synchronous_job弹出离开堆栈并被毁坏。
不幸的是，此时dispatcher是在内部 promise::set_value内进行上下文切换的。 future被标记，但是对pthread_once的调用没有执行，并且pthread堆栈以某种方式被破坏，这意味着下一次：死锁

我希望对promise::set_value的调用是原子的;在标记future之后需要做更多工作这一事实在以这种方式使用这些类时将不可避免地导致这种问题。

所以我的问题是：如何使用std::promise和std::future实现这种同步，保持它们的生命周期与提供此同步机制的类相关联？

<@> @Jonathan Wakely，你是否可以在内部使用一些RAII风格的类，它在标记condition_variable之后在其析构函数中设置future？这意味着即使promise在调用set_value期间被破坏，设置条件变量的额外工作也会正确完成。只是一个想法，不确定你是否可以使用它......

下面的完整工作示例，以及之后的死锁应用程序的堆栈跟踪：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>
#include <queue>

struct dispatcher
{
    dispatcher()
    {
        _thread = std::move(std::thread(&dispatcher::loop, this));
    }
    void post(std::function<void()> job)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> l(_mtx);
        _jobs.push(job);
        _cnd.notify_one();
    }
private:
    void loop()
    {
        for (;;)
        {
            std::function<void()> job;
            {
                std::unique_lock<std::mutex> l(_mtx);
                while (_jobs.empty())
                    _cnd.wait(l);
                job.swap(_jobs.front());
                _jobs.pop();
            }
            job();
        }
    }
    std::thread                       _thread;
    std::mutex                        _mtx;
    std::condition_variable           _cnd;
    std::queue<std::function<void()>> _jobs;
};
//-------------------------------------------------------------

struct synchronous_job
{
    synchronous_job(std::function<void()> job, dispatcher& d)
        : _job(job)
        , _d(d)
        , _f(_p.get_future())
    {
    }
    void run()
    {
        _d.post(std::bind(&synchronous_job::cb, this));
        _f.wait();
    }
private:
    void cb()
    {
        _job();
        _p.set_value();
    }
    std::function<void()> _job;
    dispatcher&           _d;
    std::promise<void>    _p;
    std::future<void>     _f;
};
//-------------------------------------------------------------

struct test
{
    test()
        : _count(0)
    {
    }
    void run()
    {
        synchronous_job job(std::bind(&test::cb, this), _d);
        job.run();
    }
private:
    void cb()
    {
        std::cout << ++_count << std::endl;
    }
    int _count;
    dispatcher _d;
};
//-------------------------------------------------------------

int main()
{
    test t;
    for (;;)
    {
        t.run();
    }
}

死锁应用的堆栈跟踪：

主题1（主线程）

#0  0x00007fa112ed750c in pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 () from /lib64/libpthread.so.0
#1  0x00007fa112a308ec in __gthread_cond_wait (__mutex=<optimized out>, __cond=<optimized out>) at /hostname/tmp/syddev/Build/gcc-4.6.2/gcc-build/x86_64-unknown-linux-gnu/libstdc++-v3/include/x86_64-unknown-linux-gnu/bits/gthr-default.h:846
#2  std::condition_variable::wait (this=<optimized out>, __lock=...) at ../../../../libstdc++-v3/src/condition_variable.cc:56
#3  0x00000000004291d9 in std::condition_variable::wait<std::__future_base::_State_base::wait()::{lambda()#1}>(std::unique_lock<std::mutex>&, std::__future_base::_State_base::wait()::{lambda()#1}) (this=0x78e050, __lock=..., __p=...) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/condition_variable:93
#4  0x00000000004281a8 in std::__future_base::_State_base::wait (this=0x78e018) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/future:331
#5  0x000000000042a2d6 in std::__basic_future<void>::wait (this=0x7fff0ae515c0) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/future:576
#6  0x0000000000428dd8 in synchronous_job::run (this=0x7fff0ae51580) at /home/lorimer/p4/Main/Source/Trading/Confucius/Test/Scratch/Test1/main.cpp:60
#7  0x0000000000428f97 in test::run (this=0x7fff0ae51660) at /home/lorimer/p4/Main/Source/Trading/Confucius/Test/Scratch/Test1/main.cpp:83
#8  0x0000000000427ad6 in main () at /home/lorimer/p4/Main/Source/Trading/Confucius/Test/Scratch/Test1/main.cpp:99

主题2（调度程序主题）

#0  0x00007fa112ed8b5b in pthread_once () from /lib64/libpthread.so.0
#1  0x0000000000427946 in __gthread_once (__once=0x78e084, __func=0x4272d0 <__once_proxy@plt>) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/bin/../lib/gcc/x86_64-unknown-linux-gnu/4.7.0/../../../../include/c++/4.7.0/x86_64-unknown-linux-gnu/bits/gthr-default.h:718
#2  0x000000000042948b in std::call_once<void (std::__future_base::_State_base::*)(std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()>&, bool&), std::__future_base::_State_base* const, std::reference_wrapper<std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()> >, std::reference_wrapper<bool> >(std::once_flag&, void (std::__future_base::_State_base::*&&)(std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()>&, bool&), std::__future_base::_State_base* const&&, std::reference_wrapper<std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()> >&&, std::reference_wrapper<bool>&&) (__once=..., __f=
    @0x7fa111ff6be0: (void (std::__future_base::_State_base::*)(std::__future_base::_State_base * const, std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter>()> &, bool &)) 0x42848a <std::__future_base::_State_base::_M_do_set(std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()>&, bool&)>) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/mutex:819
#3  0x000000000042827d in std::__future_base::_State_base::_M_set_result(std::function<std::unique_ptr<std::__future_base::_Result_base, std::__future_base::_Result_base::_Deleter> ()>, bool) (this=0x78e018, __res=..., __ignore_failure=false) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/future:362
#4  0x00000000004288d5 in std::promise<void>::set_value (this=0x7fff0ae515a8) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/future:1206
#5  0x0000000000428e2a in synchronous_job::cb (this=0x7fff0ae51580) at /home/lorimer/p4/Main/Source/Trading/Confucius/Test/Scratch/Test1/main.cpp:66
#6  0x000000000042df53 in std::_Mem_fn<void (synchronous_job::*)()>::operator() (this=0x78c6e0, __object=0x7fff0ae51580) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/functional:554
#7  0x000000000042d77c in std::_Bind<std::_Mem_fn<void (synchronous_job::*)()> (synchronous_job*)>::__call<void, , 0ul>(std::tuple<>&&, std::_Index_tuple<0ul>) (this=0x78c6e0, __args=...) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/functional:1156
#8  0x000000000042cb28 in std::_Bind<std::_Mem_fn<void (synchronous_job::*)()> (synchronous_job*)>::operator()<, void>() (this=0x78c6e0) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/functional:1215
#9  0x000000000042b772 in std::_Function_handler<void (), std::_Bind<std::_Mem_fn<void (synchronous_job::*)()> (synchronous_job*)> >::_M_invoke(std::_Any_data const&) (__functor=...) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/functional:1926
#10 0x0000000000429f2c in std::function<void ()>::operator()() const (this=0x7fa111ff6da0) at /hostname/sdk/gcc470/suse11/x86_64/include/c++/4.7.0/functional:2311
#11 0x0000000000428c3c in dispatcher::loop (this=0x7fff0ae51668) at /home/lorimer/p4/Main/Source/Trading/Confucius/Test/Scratch/Test1/main.cpp:39

Answer 1

std::promise就像任何其他对象一样：您一次只能从一个线程访问它。在这种情况下，您正在调用set_value()并在没有充分同步的情况下从单独的线程中销毁对象：规范中没有任何内容表明set_value在进行{promise后不会触及future对象{1}}准备就绪。

但是，由于这个未来用于一次性同步，所以无论如何都不需要这样做：在run()中创建promise / future对，并将promise传递给线程：< / p>

struct synchronous_job
{
    synchronous_job(std::function<void()> job, dispatcher& d)
        : _job(job)
        , _d(d)
    {
    }
    void run(){
        std::promise<void> p;
        std::future<void> f=p.get_future();

        _d.post(
            [&]{
                cb(std::move(p));
            });

        f.wait();
    }
private:
    void cb(std::promise<void> p)
    {
        _job();
        p.set_value();
    }
    std::function<void()> _job;
    dispatcher&           _d;
};

Answer 2

直接回答您的问题，正确答案是将std::promise提供给主题。这样，只要线程想要它就保证存在。

引擎盖下，std::future和std::promise具有共享状态，两者都指向并保证在双方都被破坏之前保持可用状态。从概念上讲，这类似于承诺和未来都具有shared_ptr的单独副本到同一个对象。此对象包含传递状态，块和其他操作所必需的基础机制。

至于试图发出破坏信号，问题是这个条件变量存在于何处？一旦所有相关的期货和承诺被销毁，共享区域就会被销毁。发生死锁是因为该区域在被使用时被破坏（因为编译器不知道另一个线程仍在访问承诺，因为它正在被销毁）。将其他条件变量添加到任何共享状态都无济于事，因为它们也会被破坏。

Answer 3

回答我自己的问题，提供可行的解决方案。它不使用std::promise或std::future，但它实现了我正在搜索的同步。

更新synchronous_job以改为使用std::condition_variable和std::mutex：

修改：更新为包含 Dave S

建议的布尔标志

struct synchronous_job
{
    synchronous_job(std::function<void()> job, dispatcher& d)
        : _job(job)
        , _d(d)
        , _done(false)
    {
    }
    void run()
    {
        _d.post(std::bind(&synchronous_job::cb, this));
        std::unique_lock<std::mutex> l(_mtx);
        if (!_done)
            _cnd.wait(l);
    }
private:
    void cb()
    {
        _job();
        std::unique_lock<std::mutex> l(_mtx);
        _done = true;
        _cnd.notify_all();
    }
    std::function<void()>   _job;
    dispatcher&             _d;
    std::condition_variable _cnd;
    std::mutex              _mtx;
    bool                    _done;
};

Answer 4

规范的答案是永远不要std :: bind到 this ，而是std :: weak_ptr。当你得到回调时，在调用回调之前锁定（）并检查NULL。

或者，重新声明，永远不要从不包含shared_ptr的作用域调用成员函数（从外部）。

std :: promise和std :: future的非显而易见的生命周期问题

4 个答案: