在多线程 C++11 程序中未处理异常时会发生啥？

Posted 2023-02-23

【中文标题】在多线程 C++11 程序中未处理异常时会发生啥？

【英文标题】：What happens when an exception goes unhandled in a multithreaded C++11 program?在多线程 C++11 程序中未处理异常时会发生什么？

【发布时间】：2011-11-08 11:34:42

【问题描述】：

如果我有一个运行两个线程的 C++11 程序，其中一个抛出未处理的异常，会发生什么？整个节目会不会死得一塌糊涂？抛出异常的线程会单独死掉吗（如果是这样，在这种情况下我可以获得异常吗）？完全不同的东西？

【问题讨论】：

很确定线程会死掉，如果不将其捕获在线程中，您将无法“处理”它......但我认为其他线程将继续。不过很想听到权威的答案。

@sje397：我当然不会打赌这个过程会继续存在。我想知道如果使用exception_ptr，我们是否可以希望异常能够跨线程传播，会很好。

看来我错了。好问题。

@Matthieu：在跨线程调用期间编组到另一个线程的异常不会被视为“未处理”，IMO。

【参考方案1】：

什么都没有真正改变。 n3290 中的写法是：

如果没有找到匹配的处理程序，则调用函数std::terminate()

terminate 的行为可以用set_terminate 自定义，但是：

必需的行为：terminate_handler 应终止程序的执行而不返回调用者。

所以这种情况下程序退出，其他线程无法继续运行。

【讨论】：

std::exception_ptr 允许将异常从一个线程迁移到另一个线程，这种传播是否自动化，以便在调用线程中引发异常？ （可以说，这可能很困难）

@Kerrek 不，您绝对不能在其“线程或来源”之外捕获异常。异常捕获取决于堆栈展开，而堆栈基本上是特定于线程的。

在 C++03 中（线程是否超出标准）与 pthreads。未捕获的主线程中的异常会杀死应用程序（正常）。但是子线程中的异常只会杀死该线程。我很惊讶这种行为不是新标准所说的应该实施的。

@Branko：对于 C++0x 期货，异常肯定应该与结果一起传输。这意味着必须先在工作线程中展开展开（因为工作线程甚至可能退出），然后才转移异常。

@Kerrek：阅读第 30.6 节，其中讨论了“期货”并描述了结果（包括异常）是如何传播的。

【参考方案2】：

由于似乎对异常传播有正当的兴趣，并且这与问题略有相关，因此我的建议是：std::thread 被认为是构建不安全的原语，例如更高层次的抽象。它们在异常方面是双重风险的：如果异常在我们刚刚启动的线程内发生，那么一切都会爆炸，正如我们所展示的那样。但是如果在启动std::thread 的线程中出现异常，我们可能会遇到麻烦，因为std::thread 的析构函数要求*this 要么加入要么分离（或者等效地，not-a-线程）。违反这些要求会导致...调用std::terminate！

std::thread的危险代码图：

auto run = []

    // if an exception escapes here std::terminate is called
;
std::thread thread(run);

// notice that we do not detach the thread
// if an exception escapes here std::terminate is called

thread.join();
// end of scope

当然，有些人可能会争辩说，如果我们只是 detached 我们启动的每个线程，我们在第二点上是安全的。问题在于，在某些情况下join 是最明智的做法。例如，快速排序的“幼稚”并行化需要等到子任务结束。在这些情况下，join 用作同步原语（集合点）。

幸运的是，我提到的那些更高级别的抽象确实存在并且随标准库一起提供。它们是std::async、std::future 以及std::packaged_task、std::promise 和std::exception_ptr。上述等效的异常安全版本：

auto run = []() -> T // T may be void as above

    // may throw
    return /* some T */;
;

auto launched = std::async(run);
// launched has type std::future<T>

// may throw here; nothing bad happens

// expression has type T and may throw
// will throw whatever was originally thrown in run
launched.get();

实际上，您可以将责任推给另一个线程，而不是在调用 async 的线程中调用 get：

// only one call to get allowed per std::future<T> so
// this replaces the previous call to get
auto handle = [](std::future<T> future)

    // get either the value returned by run
    // or the exception it threw
    future.get();
;

// std::future is move-only
std::async(handle, std::move(launched));
// we didn't name and use the return of std::async
// because we don't have to

【讨论】：

+1 绝对同意将std::thread 视为不安全的原语。