C++11 std::thread 和虚函数绑定

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++11 std::thread 和虚函数绑定

【英文标题】：C++11 std::thread and virtual function binding

【发布时间】：2015-10-16 13:40:54

【问题描述】：

我遇到了一个奇怪的 C++ 代码行为，不确定它是编译器错误还是只是我的代码的未定义/未指定行为。代码如下：

#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <thread>

struct Parent 
    std::thread t;

    static void entry(Parent* p) 
        p->init();
        p->fini();
    

    virtual ~Parent()  t.join(); 

    void start()  t = std::threadentry, this; 

    virtual void init()  std::cout << "Parent::init()" << std::endl; 
    virtual void fini()  std::cout << "Parent::fini()" << std::endl; 
;

struct Child : public Parent 
    virtual void init() override  std::cout << "Child::init()" << std::endl; 
    virtual void fini() override  std::cout << "Child::fini()" << std::endl; 
;

int main() 
    Child c;

    c.start();
    sleep(1); // <========== here is it

    return 0;

代码的输出如下，这并不奇怪：

Child::init()
Child::fini()

但是，如果函数调用“sleep(1)”被注释掉，输出将是：

Parent::init()
Parent::~fini()

在 Ubuntu 15.04 上测试，gcc-4.9.2 和 clang-3.6.0 显示相同的行为。编译器选项：

g++/clang++ test.cpp -std=c++11 -pthread

它看起来像一个竞争条件（在线程开始之前 vtable 没有完全构建）。这段代码格式不正确吗？编译器错误？还是应该是这样的？

【问题讨论】：

想一想：线程使用了子对象，但是子对象被销毁在线程加入之前（因为加入只发生在子对象销毁之后开始）！

加上 sleep 注释，你在析构函数中“调用”虚方法...

一个快速的解决方法是为 Child 创建一个析构函数并从那里调用t.join();。你必须保护你的线程，但我再次说这是一个快速修复。

@KerrekSB 已经给了你正确的答案。顺便说一句，在您的计算机中您看到孩子因睡眠而起作用的事实具有误导性；其他计算机仍然可以看到调用的Parent 函数或Child 然后Parent。

有些人在遇到问题时会想，“我知道，我会使用线程”，然后他们就会遇到两个问题。

【参考方案1】：

@KerrekSB commented:

” 线程使用子对象，但是子对象在线程加入之前就被销毁了（因为加入只发生在子对象的销毁开始之后）。

Child 对象在main 的末尾被销毁。 Child 析构函数被执行，并有效地调用Parent 析构函数，其中Parent 基（没有这样）和数据成员（线程对象）被销毁。当析构函数在基类链中向上调用时，对象的动态类型会发生变化，与构造过程中的变化顺序相反，因此此时对象的类型为Parent。

线程函数中的虚拟调用可以发生在调用Child析构函数之前、重叠或之后，在重叠的情况下，有一个线程访问正在更改的存储（实际上是vtable指针）由另一个线程。所以这是未定义的行为。

【参考方案2】：

这是常见的设计问题；你试图做的是一个经典的反模式。

Parent不能同时是线程管理器，启动线程并等待线程终止：

virtual ~Parent()  t.join(); 

void start()  t = std::threadentry, this; 

还有一个线程对象：

virtual void init()  std::cout << "Parent::init()" << std::endl; 
virtual void fini()  std::cout << "Parent::fini()" << std::endl; 

这是两个截然不同的概念，具有严格不兼容的规范。

（而且线程对象一般没用。）

【讨论】：

你有什么有用的模式来建议解决这个特殊问题吗？