从主线程中的工作线程捕获异常

Question

我找不到以下问题的简明答案：我有一个生产者-消费者线程模型，其中主线程是消费者，而某些工作线程是生产者。生产者线程在应用程序执行期间运行它的线程循环主线程是UI线程，应该弹出异常消息，包括来自不同线程的异常消息。 如何在主线程中捕获这些异常？

在Windows上使用C ++ 0x使用Boost

WorkerThread.cpp

WorkerThread::WorkerThread(){

   m_thread = boost::thread(&WorkerThread::drawThread,this);

}

void WorkerThread::drawThread()
{

         while(true)
         {
             boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
              try{

                ///some work is done here...

              }catch(std::exception &e){

               /// some exception is thrown
               /// notify main thread of the exception
              }

         }


 }

需要注意的重要一点是，我无法使用try {} catch将WorkerThread包裹在主线程中，因为它是在某个时刻创建的，从那时开始它自己运行直到应用程序终止。

Answer 1

首先， 您不需要使用bind与thread 。 这样做只会增加不必要的复制，并使代码更难以阅读。 我希望每个人都不要这样做。

WorkerThread::WorkerThread(){

    m_thread = boost::thread(&WorkerThread::drawThread, this);

}

您可以存储一个例外的exception_ptr并传递给其他线程，例如，在std::queue<std::exception_ptr>

void WorkerThread::drawThread()
{
    while(true)
    {
        boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
         try{

            ///some work is done here...

         }catch(std::exception &e){
             m_queue.push(std::current_exception());
         }
    }
}

std::exception_ptr WorkerThread::last_exception()
{
    boost::lock_guard<boost::mutex> lock(m_mutex);
    std::exception_ptr e;
    if (!m_queue.empty())
    {
        e = m_queue.front();
        m_queue.pop();
    }
    return e;
}

然后在另一个线程中重新抛出它并处理它：

if (auto ep = workerThread.last_exception())
{
    // do something with exception
    try
    {
        std::rethrow_exception(ep);
    }
    catch (const std::exception& e)
    {
        std::cerr << "Error in worker thread: " << e.what() << '\n';
    }
}

如果您不能使用std::exception_ptr Boost会有自己的实现，但是我不确定current_exception的Boost等效项是什么。 您可能需要将异常包装在另一个对象中，以便Boost异常传播机制可以存储该异常。

您可能要对主队列中的异常队列使用单独的互斥锁（并在try块内移动m_mutex锁），具体取决于工作线程通常将m_mutex锁定多长时间。

---

另一种方法使用C ++ 11 Future，它更方便地处理线程之间的异常传递。 您需要某种方式使主线程获得工作线程运行的每个工作单元的未来，这可以通过std::packaged_task来完成：

class WorkerThread
{
public:
  WorkerThread();   // start m_thread, as before

  template<typename F, typename... Args>
  std::future<void> post(F f, Args&&... args)
  {
    Task task(std::bind<void>(f, std::forward<Args>(args)...));
    auto fut = task.get_future();
    std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
    m_tasks.push(std::move(task));
    return fut;
  }

  private:
    void drawThread();
    std::mutex m_mutex;
    using Task = std::packaged_task<void()>;
    std::queue<Task> m_tasks;
    std::thread m_thread;
  };

 void WorkerThread::drawThread()
 {
    Task task;
    while(true)
    {
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(m_mutex);
            task = std::move(m_tasks.front());
            m_tasks.pop();
        }
        task();   // run the task
    }
}

运行任务时，将捕获任何异常，将其存储在exception_ptr并保留，直到通过关联的Future读取结果为止。

// other thread:

auto fut = workerThread.post(&someDrawingFunc, arg1, arg2);
...
// check future for errors
try {
   fut.get();
} catch (const std::exception& e) {
   // handle it
}

当将工作发布给使用者时，生产者线程可以将future对象存储在队列中，并且其他一些代码段可以检查队列中的每个将来以查看是否就绪，然后调用get()处理任何异常。

Answer 2

这些答案建议您手动将exception_ptr发送到主线程。 这不是坏方法，但我建议您采用另一种方法： std::promise / boost::promise 。

（由于我现在没有在这台计算机中使用boost，所以我将使用std::promise 。但是，boost可能并没有太大的区别。）

看一下示例代码：

#include <iostream>
#include <exception>
#include <thread>
#include <future>
#include <chrono>

void foo()
{
    throw "mission failure >o<";
}

int main()
{
    std::promise<void> prm;

    std::thread thrd([&prm] {
        try
        {
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));
            foo();
            prm.set_value();
        }
        catch (...)
        {
            prm.set_exception(std::current_exception());
        }
    });

    std::future<void> fu = prm.get_future();
    for (int i = 0; ; i++)
    {
        if (fu.wait_for(std::chrono::seconds(1)) != std::future_status::timeout)
            break;
        std::cout << "waiting ... [" << i << "]\n";
    }

    try
    {
        fu.get();
        std::cout << "mission complete!\n";
    }
    catch (const char *msg)
    {
        std::cerr << "exception: " << msg << "\n";
    }

    thrd.join(); /* sorry for my compiler's absence of std::promise::set_value_at_thread_exit */
}

这种方式的好处是1.您无需手动管理异常std::promise和std::future将完成所有工作，并且2.您可以使用std::future周围的所有功能。 在这种情况下，我在等待线程退出时通过std::future::wait_for做其他事情（输出waiting...消息）。

Answer 3

在辅助线程中，您可以捕获异常，然后使用std::current_exception检索std::exception_ptr 。 然后，您可以将其存储在某个地方，在主线程中进行拾取，然后使用std::rethrow_exception 。

Answer 4

异常是同步的。 这意味着没有办法在线程之间将它们作为异常传递。 您不能告诉任何旧线程“停止所有操作并处理此问题”。 （好吧，如果您向它传递POSIX信号，那不是C ++的例外）。

当然，您总是可以将带有异常数据的对象（而不是处于异常处理模式的状态）传递给另一个线程，就像在线程之间传递任何其他数据一样。 并发队列可以。 然后在目标线程中对其进行处理。 目标线程应正在从队列中主动读取数据。