在 pthread_cancel 之后“终止调用而没有活动异常”

Question

在探讨这个问题的条件时，出现了一个问题，以下面的代码为例。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <stdexcept>
#include <cxxabi.h>

using namespace std;

// mocking external library call stuck in a strictly user-land infinite loop
int buggy_function_simulation()
{
    // cout << "In buggy function" << endl; // (1)
    int counter = 0;
    while (true)
    {
        if ( ++counter == 1000000 ) { counter = 0; }
    }
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv) {
    cout << "Hello, world!" << endl;

    auto lambda = []() {
        pthread_setcanceltype( PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS, nullptr );
        // cout << "ID: "<<pthread_self() <<endl; // (2)
        try
        {
            cout << "ID: "<<pthread_self() <<endl; // (3)
            buggy_function_simulation();
        }
        catch ( abi::__forced_unwind& )
        {
            cout << "thread cancelled!" << endl; // (4)
            throw;
        }
    };

    std::thread th(lambda);

    pthread_t id = th.native_handle();
    cout << id << endl;

    this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));
    cout << "cancelling ID: "<< id << endl;

    pthread_cancel(id);
    th.join();

    cout << "cancelled: "<< id << endl;

    return 0;
}

编译和运行导致中止：

$ g++ -g -Og -std=c++11 -pthread -o test test.cpp -lpthread
$ ./test
Hello, world!
139841296869120
ID: 139841296869120
cancelling ID: 139841296869120
terminate called without an active exception
Aborted (core dumped)
$

请注意，不会出现诊断输出 (4)。

如果我注释掉（3）并取消注释（2），结果是：

$ ./test
Hello, world!
139933357348608
ID: 139933357348608
cancelling ID: 139933357348608
cancelled: 139933357348608
$

同样，(4) 处的输出没有出现（为什么？），但中止已被消除。

如果，交替，我保留（3），离开（2）注释掉，并取消注释（1），结果最终如预期：

$ ./test
Hello, world!
139998901511936
ID: 139998901511936
In buggy function
cancelling ID: 139998901511936
thread cancelled!
cancelled: 139998901511936
$

所以，问题是：

• 在第一种情况下“终止调用而没有活动异常”中止的原因是什么？
• 为什么在第二种情况下没有激活 catch 块？
• 为什么在第三种情况下取​​消注释 (1) 会产生如此大的不同？

为了完整起见，这里是第一种情况下来自 gdb 的堆栈跟踪：

Program terminated with signal SIGABRT, Aborted.
#0  __GI_raise (sig=sig@entry=6) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c:51
51      ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c: No such file or directory.
[Current thread is 1 (Thread 0x7f5d9b49a700 (LWP 12130))]
(gdb) where
#0  __GI_raise (sig=sig@entry=6) at ../sysdeps/unix/sysv/linux/raise.c:51
#1  0x00007f5d9b879801 in __GI_abort () at abort.c:79
#2  0x00007f5d9bece957 in ?? () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#3  0x00007f5d9bed4ab6 in ?? () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#4  0x00007f5d9bed4af1 in std::terminate() () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#5  0x00007f5d9bed44ba in __gxx_personality_v0 () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#6  0x00007f5d9bc3a708 in ?? () from /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1
#7  0x00007f5d9bc3acfc in _Unwind_ForcedUnwind () from /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1
#8  0x00007f5d9c1dbf10 in __GI___pthread_unwind (buf=<optimized out>) at unwind.c:121
#9  0x00007f5d9c1d0d42 in __do_cancel () at ./pthreadP.h:297
#10 sigcancel_handler (sig=<optimized out>, si=0x7f5d9b499bb0, ctx=<optimized out>) at nptl-init.c:215
#11 <signal handler called>
#12 buggy_function_simulation () at test.cpp:15
#13 0x0000558865838227 in <lambda()>::operator() (__closure=<optimized out>) at test.cpp:29
#14 std::__invoke_impl<void, main(int, char**)::<lambda()> > (__f=...) at /usr/include/c++/7/bits/invoke.h:60
#15 std::__invoke<main(int, char**)::<lambda()> > (__fn=...) at /usr/include/c++/7/bits/invoke.h:95
#16 std::thread::_Invoker<std::tuple<main(int, char**)::<lambda()> > >::_M_invoke<0> (this=<optimized out>)
    at /usr/include/c++/7/thread:234
#17 std::thread::_Invoker<std::tuple<main(int, char**)::<lambda()> > >::operator() (this=<optimized out>)
    at /usr/include/c++/7/thread:243
#18 std::thread::_State_impl<std::thread::_Invoker<std::tuple<main(int, char**)::<lambda()> > > >::_M_run(void) (
    this=<optimized out>) at /usr/include/c++/7/thread:186
#19 0x00007f5d9beff66f in ?? () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#20 0x00007f5d9c1d26db in start_thread (arg=0x7f5d9b49a700) at pthread_create.c:463
#21 0x00007f5d9b95a88f in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:95

Answer 1

如果您从标记为 的函数内部抛出该消息，则可以触发该消息noexcept。所有的析构函数都是隐式的noexcept，所以如果在引发由 触发的异常时线程正在运行析构函数pthread_cancel，您的程序将终止，您将收到该消息。

operator<<forstd::cout是格式化输出操作，它构造一个sentry对象，该对象在退出时被破坏（请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/named_req/FormattedOutputFunction）。如果在sentry处理对象的析构函数时取消，这将终止您的应用程序。

不要PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS在 C++ 中使用。pthread_cancel由于从catch子句自动重新抛出，即使根本使用也可能有问题。

更新：

pthread_cancel是一个 POSIX C 函数，用于处理 C 代码。它有两种操作模式：同步和异步。

同步使用pthread_cancel在目标线程上设置一个内部标志，然后检查在POSIX 文档中标记为取消点的某些函数。如果目标线程调用了这些函数中的任何一个，则会触发取消。在 Linux 上，这是通过使用无法捕获和丢弃的 C++ 异常机制引发特殊异常来完成的。这会触发堆栈展开、调用 C++ 析构函数并运行使用pthread_cleanup_push. 这与普通的 C++ 代码兼容，假设没有尝试捕获和丢弃异常。如果所有 catch 块都重新抛出，那么一切都按预期进行。如果取消在标记的函数内开始noexcept（例如noexcept默认情况下的析构函数），则程序将终止。

异步使用pthread_cancel是不同的。这会向目标线程发送一个特殊信号，该信号会在任意点中断它并启动上述堆栈展开过程。这是更危险的，因为代码可能正在评估任何任意表达式的中间，因此应用程序数据的状态定义得不够明确。

如果您将异步取消与旨在支持它的代码一起使用，那么这可能没问题。通过pthread_setcancelstate在特定区域仔细使用to 禁用取消，并使用pthread_cleanup_push来注册取消清理处理程序，可以使代码异步取消安全，但这不能在所有情况下都完成。

使用同步取消，如果声明的函数noexcept不调用任何取消点函数，那么一切都很好。对于异步取消，所有代码都是一个潜在的取消点，因此在输入任何标记为 的代码之前noexcept，您必须调用pthread_setcancelstate以暂时禁用取消，否则如果在该函数运行时收到取消信号，terminate则会由于取消异常而被调用. 如上所述，这包括所有未明确标记的析构函数noexcept(false)。

因此，在使用异步取消时，对任意 C++ 库代码（因此可能会使用析构函数构造 C++ 对象）的任何调用都是潜在的危险，并且您必须调用pthread_setcancelstate以禁用使用析构函数创建 C++ 对象的任何代码块周围的取消，和/或调用不受您控制的 C++ 库代码（例如标准库函数）。