如何检测关键函数中调用的后台函数

Question

我正在研究非常大的c ++项目,它具有许多实时关键功能以及许多慢速后台功能.不应从时间关键函数中调用这些后台函数.那么有没有办法检测从关键函数调用的这些后台函数？编译时间会很好,但无论如何我想在这些后台函数之前检测.更多信息,慢速和关键功能都是同一类的一部分,并共享相同的标题.

更多信息,关键函数在非常快的线程(> = 10KHz)下运行较慢,在不同的较慢线程(<= 1KHz)下运行.使用慢函数中的关键部分来保护类成员变量,因为它们都使用相同的类成员变量.这就是在关键功能中调用缓慢功能的原因会降低整体系统性能.这就是我想自动找到所有这些功能而不是手动检查的原因.

谢谢....

Answer 1

获得除尼古拉斯·威尔逊提出的编译时检测之外的编译时检测即使不是不可能，也是极其困难的，但假设“背景”确实指的是函数，而不是多个线程（我在问题中没有看到线程的提及，所以我认为这只是一个奇怪的措辞）您可以简单地使用全局标志和储物柜对象，并且或者assert抛出异常。或者，输出调试消息。当然，这只是运行时的——但是您应该能够非常快速地隔离违规者。对于调试版本来说，它的开销也非常低（几乎保证从 L1 缓存运行），而对于发布版本来说则没有。

使用CaptureStackBackTrace，人们应该能够捕获有问题的函数的地址，类似的工具addr2line（或任何 MS 等效工具）可以直接将其转换为代码中的一行。甚至可能有一个 toolhelp 函数可以直接进行此翻译（尽管我不知道）。

所以，像这样的东西（未经测试！）可能会起作用：

namespace global { int slow_flag = 0; }
struct slow_func_locker
{
    slow_func_locker() { ++global::slow_flag; }
    ~slow_func_locker(){ --global::slow_flag; }
};
#indef NDEBUG
  #define REALTIME  if(global::slow_flag) \
  { \
    void* backtrace; \
    CaptureStackBackTrace(0, 1, &backtrace, 0); \
    printf("RT function %s called from %08x\n", __FUNCTION__, backtrace); \
  }
  #define SLOW_FUNC slow_func_locker slow_func_locker_;
#else
  #define REALTIME
  #define SLOW_FUNC
#endif

foo_class::some_realtime_function(...)
{
    REALTIME;
    //...
};

foo_class::some_slow_function(...)
{
    SLOW_FUNC;
    //...
    some_realtime_function(blah); // this will trigger
};

唯一真正的缺点（除了不是编译时）是你必须用任一标记来标记每个慢速和实时函数，但由于编译器无法神奇地知道哪个是什么，所以无论如何都没有太多选择。

请注意，全局“标志”实际上是一个计数器，而不是标志。原因是慢速函数可以立即调用另一个返回并清除标志的慢速函数——现在错误地假设一个快速函数（xgbi 建议的临界区方法在这种情况下可能会死锁！）。计数器可以防止这种情况发生。在存在线程的情况下，也可以替换int为std::atomic_int。

编辑：
现在很明显，确实有2 个线程在运行，并且其中一个线程（“快”线程）永远不会调用“慢”函数，这很重要，还有另一个简单的、有效的解决方案（例如使用Win32 API，但也可以使用 POSIX 来完成）：

当“快”线程启动时（“慢”线程不需要这样做），将线程 ID 存储在某处，可以是全局变量，也可以是包含所有快/慢函数的对象的成员——任何地方在哪里可以访问：

global::fast_thread_id = GetCurrentThreadId();

用于摆脱“不受欢迎的”函数调用的宏可能如下所示：

#define CHECK_FAST_THREAD assert(GetCurrentThreadID() != global::fast_thread_id)

然后将该宏添加到任何不应从“快”线程调用的“慢”函数中。如果快速线程调用了一个它不能调用的函数，则断言会触发，并且知道哪个函数被调用。