在C ++ 11中锁定析构函数中的互斥锁

Question

我有一些代码需要线程安全和异常安全。 下面的代码是我的问题的一个非常简化的版本：

#include <mutex>
#include <thread>

std::mutex mutex;
int n=0;

class Counter{
public:
    Counter(){
        std::lock_guard<std::mutex>guard(mutex);
        n++;}
    ~Counter(){
        std::lock_guard<std::mutex>guard(mutex);//How can I protect here the underlying code to mutex.lock() ?
        n--;}
};

void doSomething(){
    Counter counter;
    //Here I could do something meaningful
}

int numberOfThreadInDoSomething(){
    std::lock_guard<std::mutex>guard(mutex);
    return n;}

我有一个互斥锁，我需要锁定一个对象的析构函数。 问题是我的析构函数不应该抛出异常。

我能做什么 ？

0）我不能用原子变量替换n （当然它会在这里做的但是这不是我的问题的重点）

1）我可以用旋转锁替换我的互斥锁

2）我可以尝试将锁定捕获到无限循环中，直到我最终获得锁定而没有异常引发

这些解决方案似乎都没有吸引力。 你有同样的问题吗？ 你是怎么解决的？

Answer 1

正如Adam H. Peterson所说，我最终决定编写一个无抛出的互斥体：

class NoThrowMutex{
private:
    std::mutex mutex;
    std::atomic_flag flag;
    bool both;
public:
    NoThrowMutex();
    ~NoThrowMutex();
    void lock();
    void unlock();
};

NoThrowMutex::NoThrowMutex():mutex(),flag(),both(false){
    flag.clear(std::memory_order_release);}

NoThrowMutex::~NoThrowMutex(){}

void NoThrowMutex::lock(){
    try{
        mutex.lock();
        while(flag.test_and_set(std::memory_order_acquire));
        both=true;}
    catch(...){
        while(flag.test_and_set(std::memory_order_acquire));
        both=false;}}

void NoThrowMutex::unlock(){
    if(both){mutex.unlock();}
    flag.clear(std::memory_order_release);}

这个想法是有两个互斥锁而不是一个互斥锁。 真正的互斥锁是使用std::atomic_flag实现的自旋互斥锁。 这个自旋互斥锁受到std::mutex保护，它可以抛出。

在正常情况下，获取标准互斥锁，并且仅以一个原子操作的成本设置标志。 如果无法立即锁定标准互斥锁，则线程将进入休眠状态。

如果由于任何原因标准互斥锁抛出，互斥锁将进入其旋转模式。 发生异常的线程将循环，直到它可以设置标志。 由于没有其他线程知道这个线程完全是标准的互斥体，它们也可以旋转。

在最坏的情况下，这种锁定机制降级为旋转锁定。 大多数时候它的反应就像普通的互斥锁一样。

Answer 2

这是一个糟糕的情况。你的析构函数正在做一些可能失败的事情。 如果无法更新此计数器将无法恢复您的应用程序，您可能只想让析构函数抛出。 这将使您的应用程序通过调用terminate而崩溃，但如果您的应用程序已损坏，则最好terminate该进程并依赖某些更高级别的恢复方案（例如守护程序的守护程序或重试另一个实用程序的执行） 。 如果计数器的递减失败是可恢复的，则应使用try{}catch()块吸收异常并恢复（或者可能保存其他操作的信息以最终恢复）。 如果它不可恢复，但它不是致命的，你可能想要捕获并吸收异常并记录失败（当然，确保以异常安全的方式登录）。

如果可以重构代码以使析构函数不执行任何不能失败的操作，那将是理想的。 但是，如果您的代码在其他方面是正确的，那么获取锁定时失败的情况可能很少，除非资源受限，因此无论是吸收还是中止失败都可能是可以接受的。 对于某些互斥锁，lock（）可能是一个无抛出操作（例如使用atomic_flag的自旋锁），如果你可以使用这样的互斥锁，你可以期望lock_guard永远不会抛出。 在这种情况下你唯一的担忧就是陷入僵局。