我承認(rèn)這個(gè)帖子的名稱有標(biāo)題黨的嫌疑,但是暫時(shí)想不出更好的名稱了,只好先這樣了 :-(
由于前天的帖子聊了架構(gòu)設(shè)計(jì)的多進(jìn)程問題,所以今天想起來要聊一下和“C++進(jìn)程終止”相關(guān)的那些事。與前幾個(gè)C++帖子的風(fēng)格類似,今天聊的內(nèi)容,盡量局限于標(biāo)準(zhǔn)C++范疇,盡量不涉及特定的操作系統(tǒng)平臺(tái)。
進(jìn)程篇
★關(guān)于進(jìn)程的三種死法
由于今天講的是“進(jìn)程篇”,自然得先搞明白進(jìn)程的幾種死法。其實(shí)進(jìn)程和大活人一樣,也有三種死法,分別是“自然死亡、自殺、它殺”。這三種死亡方式具體如下:
1、自然死亡
望文生義,自然死亡就是最自然的進(jìn)程退出方法。具體表現(xiàn)為通過return語句結(jié)束main函數(shù)。由于這種方法最優(yōu)雅(后面會(huì)說),如果沒有其它特殊原因,強(qiáng)烈建議采用這種死法。
2、自殺
所謂的自殺,就是進(jìn)程自己調(diào)用某些API來自行了斷。在標(biāo)準(zhǔn)C++中,這幾個(gè)函數(shù)(exit、abort、terminate、unexpected)可以用于進(jìn)程自殺。如果沒有額外設(shè)置,unexpected函數(shù)默認(rèn)會(huì)調(diào)用terminate函數(shù),terminate函數(shù)默認(rèn)會(huì)調(diào)用abort函數(shù)。所以自殺的方式基本上也就是exit和abort兩種。exit相對(duì)abort來說溫和一些,所以下文稱exit為溫和自殺;相對(duì)地,把abort稱為激進(jìn)自殺。
3、它殺
它殺其實(shí)也挺好理解,就是當(dāng)前進(jìn)程被其它進(jìn)程殺死。標(biāo)準(zhǔn)C++沒有提供用于它殺的API函數(shù),因此常用的方法是通過某些跨平臺(tái)的庫(如ACE)提供的API函數(shù)或者調(diào)用某些外部命令(如Posix系統(tǒng)的kill命令)來實(shí)現(xiàn)。
上面說了這幾種死法,有同學(xué)要問了:進(jìn)程不同的死法和C++對(duì)象有什么關(guān)系捏?其實(shí)關(guān)系大大滴,請(qǐng)聽我細(xì)細(xì)道來。
★類對(duì)象的析構(gòu)(銷毀)
首先把類對(duì)象分為三種:局部非靜態(tài)對(duì)象、局部靜態(tài)對(duì)象、非局部對(duì)象(出于習(xí)慣,以下簡稱全局對(duì)象)。對(duì)于尚不清楚這幾種對(duì)象差異的同學(xué),請(qǐng)先找本C++入門書拜讀一下。進(jìn)程不同的死法對(duì)于這幾種對(duì)象是否能銷毀會(huì)有很大的影響。請(qǐng)看如下的對(duì)照表:
------------------------------
局部非靜態(tài)對(duì)象 局部靜態(tài)對(duì)象 全局對(duì)象
自然死亡 能 能 能
溫和自殺 不能 能 能
激進(jìn)自殺 不能 不能 不能
它殺 不能 不能 不能
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從這個(gè)對(duì)照表可以看出,激進(jìn)自殺和它殺的效果類似(各種類對(duì)象都無法正常銷毀)。所以我們?cè)趯懗绦驎r(shí)要極力避免上述這兩種情況。
另外,溫和自殺也有不爽之處:不能正確地銷毀局部非靜態(tài)對(duì)象。準(zhǔn)確地說,應(yīng)該是:在調(diào)用exit之前已經(jīng)構(gòu)造但是尚未析構(gòu)的局部非靜態(tài)對(duì)象將再也不會(huì)被析構(gòu)。所以溫和自殺也要避免使用。
綜上所述,最正經(jīng)、最靠譜的死法就是第一種:自然死亡。
★析構(gòu)的順序
那么,是不是只要讓進(jìn)程自然死亡就萬事大吉了?非也!即使所有的類對(duì)象都會(huì)被析構(gòu),還有另一個(gè)棘手的問題:析構(gòu)的順序。先來看下面一個(gè)例子:
class CFoo
{
public:
CFoo()
{
cout << "CFoo" << endl;
}
virtual ~CFoo()
{
cout << "~CFoo" << endl;
}
};
上述示例挺簡單的(有效代碼僅6行),大伙兒能看出有什么問題嗎?如果你一眼就看出問題之所在,恭喜你,后面的內(nèi)容你不用看了。
對(duì)于用戶定義的全局對(duì)象,在C++標(biāo)準(zhǔn)中并沒有規(guī)定它們構(gòu)造和析構(gòu)的先后順序;對(duì)于諸如標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流的cout、cerr等全局對(duì)象,在C++ 03標(biāo)準(zhǔn)中(參見27.4.2.1.6章節(jié))有提及如何保證它們?cè)谧詈笪鰳?gòu)。但由于某些老式編譯器并未完全遵照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn),導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流的幾個(gè)全局對(duì)象也可能被提前析構(gòu)。
基于上述原因,假如CFoo類也定義了一個(gè)全局對(duì)象g_foo。當(dāng)g_foo析構(gòu)的時(shí)候,cout對(duì)象可能已經(jīng)先死了(取決于具體的環(huán)境,詳見“關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出流的進(jìn)一步探討”)。在這種情況下,CFoo析構(gòu)函數(shù)的打印語句由于引用了已死的對(duì)象,可能會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)料的后果。
從上面的例子可以看出,如果你在程序中使用了全局對(duì)象或者靜態(tài)對(duì)象,那你要非常小心地編寫相關(guān)class/struct的析構(gòu)函數(shù)代碼,盡量不要在它們的析構(gòu)函數(shù)中引用其它的全局對(duì)象或靜態(tài)對(duì)象。當(dāng)然啦,假如能避免使用全局對(duì)象和靜態(tài)對(duì)象,就更好了。
另外,在C++經(jīng)典名著《Modern C++ Design》的第6章詳細(xì)描述了關(guān)于單鍵(Singleton)銷毀的一些細(xì)節(jié)、場景及解決方法。大伙兒可以去拜讀一下。
下一個(gè)帖子,會(huì)聊一下和線程有關(guān)的C++對(duì)象是怎么死的。
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http://program-think.blogspot.com/2009/02/cxx-object-destroy-with-process.html
Win32線程篇
在前面的帖子里聊完了進(jìn)程終止對(duì)C++對(duì)象析構(gòu)的影響。今天咱們來說一下線程對(duì)于C++對(duì)象析構(gòu)的影響。
由于C++ 03標(biāo)準(zhǔn)沒有包含線程的概念,而C++ 0x尚未正式發(fā)布。所以對(duì)線程的討論只好根據(jù)特定的操作系統(tǒng)平臺(tái)來談。對(duì)于操作系統(tǒng)自帶的線程API,目前比較流行的款式是Windows平臺(tái)提供的線程API和POSIX平臺(tái)上的pthread API。但是這兩種線程API的差異實(shí)在是太大,沒法拿出來一起聊。我只好把“線程篇”的帖子再拆分一下,今天先來聊一聊Win32的線程API。
另外,對(duì)于進(jìn)行跨平臺(tái)開發(fā)的同學(xué),應(yīng)該已經(jīng)用上了某些跨平臺(tái)的第三方線程庫(比如ACE、Boost等),對(duì)于這些庫的介紹,初步打算放到“C++的可移植性和跨平臺(tái)開發(fā)”系列中。
★兩套API:OS API vs CRT API
本來照例要先介紹線程的幾種死法,但是考慮到很多Windows程序員經(jīng)常混淆線程API,搞不清楚到底該用哪個(gè)。所以先來說一下兩套線程API的問題。
首先,Windows操作系統(tǒng)本身提供了線程的創(chuàng)建函數(shù)CreateThread和銷毀函數(shù)ExitThread。其中的CreateThread用于創(chuàng)建線程,ExitThread用于在線程函數(shù)內(nèi)部推出線程(也就是自殺)。
其次,在Visual C++自帶的C運(yùn)行庫(以下簡稱CRT)中,還帶了另外4個(gè)API函數(shù),分別是:_beginthread,_endthread,_beginthreadex,_endthreadex。其中的_beginthread和_beginthreadex用于創(chuàng)建線程(它們內(nèi)部調(diào)用了CreateThread),_endthread和_endthreadex用于自殺(它們內(nèi)部調(diào)用了ExitThread)。
有同學(xué)看到這里,被搞懵了,心想:“干嘛要搞這么多玩意兒出來糊弄人?有CreateThread和ExitThread不就夠了嘛!”其實(shí)你有所不知,此中大有奧妙啊。
因?yàn)?span lang="EN-US">OS API作為操作系統(tǒng)本身提供的API函數(shù),它被設(shè)計(jì)為語言無關(guān)的。它們不光可以被C++調(diào)用,還可以被其它諸如VB、Python、Delphi等開發(fā)語言來調(diào)用。所以它們不會(huì)(也不能夠)幫你處理一些和具體編程語言相關(guān)的瑣事。
而CRT API雖然最終還是要調(diào)用OS API來完成核心的功能,但是CRT API在不知不覺中多幫我們干了一些雖瑣碎但重要的工作。(如果同學(xué)們想窺探一下CRT API內(nèi)部都干了些啥,可以拜讀一下Win32編程的經(jīng)典名著《Windows 核心編程》的6.7章節(jié),里面介紹得挺細(xì)致的)
費(fèi)了這么多口水,無非是要同學(xué)們牢記:以后在Windows平臺(tái)下開發(fā)多線程程序,千萬不要直接使用這兩個(gè)線程API(也就是CreateThread和ExitThread),否則后果自負(fù) :-)
另外,順便補(bǔ)充一下。除了上述提到的CRT庫。其它一些Windows平臺(tái)的C++庫也可能提供了線程的啟動(dòng)函數(shù)(比如MFC的AfxBeginThread),這些函數(shù)也對(duì)OS API進(jìn)行了包裝,所以用起來也是安全的。
★三種死法
說完了兩套API,開始來討論一下線程的幾種死法。線程和進(jìn)程一樣,也有三種死法。詳見如下:
1、自然死亡
一般來說,每個(gè)線程都會(huì)對(duì)應(yīng)某個(gè)函數(shù)(以下稱為“線程函數(shù)”)。線程函數(shù)是線程運(yùn)行的主體。所謂的“自然死亡”,就是通過return語句結(jié)束線程函數(shù)的執(zhí)行。
2、自殺
所謂的“自殺”,就是當(dāng)前線程通過調(diào)用某API把自己給停掉。前面已經(jīng)說了OS API的壞話,同學(xué)們應(yīng)該明白不能再用它們。那我們能否使用CRT API來進(jìn)行自殺呢?請(qǐng)看msdn上的相關(guān)文檔:http://msdn.microsoft.com/en-us/library/hw264s73.aspx。上面說了,如果使用_endthread和_endthreadex,將導(dǎo)致析構(gòu)函數(shù)不被調(diào)用。
3、它殺
所謂的“它殺”,很明顯,就是其它線程通過調(diào)用某API把當(dāng)前線程給強(qiáng)行停掉。對(duì)于Windows平臺(tái)來說,實(shí)現(xiàn)“它殺”比較簡單,使用TernimateThread就直接干掉了(它殺也是最野蠻的)。
★類對(duì)象的析構(gòu)
照前一個(gè)帖子的風(fēng)格,還是把類對(duì)象分為三種:局部非靜態(tài)對(duì)象、局部靜態(tài)對(duì)象、非局部對(duì)象。由于非局部對(duì)象是在main之前就創(chuàng)建、在進(jìn)程死亡時(shí)析構(gòu),暫時(shí)與線程扯不上太大關(guān)系。剩下的兩種局部對(duì)象,在宿主線程(所謂宿主線程,就是創(chuàng)建該局部對(duì)象的線程)死亡時(shí)會(huì)受到什么影響捏?請(qǐng)看如下的對(duì)照表:
-------------------------
局部非靜態(tài)對(duì)象 局部靜態(tài)對(duì)象
自然死亡 能 能
自殺 不能 能
它殺 不能 能
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從上述結(jié)果可以看出,Windows上線程的死法還是以自然死亡為最安全,這點(diǎn)和進(jìn)程的死法類似。所以同學(xué)們?cè)?span lang="EN-US">Windows上開發(fā)時(shí),要盡量避免自殺和它殺。
★關(guān)于主線程之死
所謂“主線程”,就是進(jìn)程啟動(dòng)時(shí),操作系統(tǒng)為該進(jìn)程默認(rèn)創(chuàng)建的第一個(gè)線程。通俗地講,可以把main函數(shù)看成是主線程的線程函數(shù)。
主線程之死是有講究的。由于前面已經(jīng)闡述了非自然死亡的壞處,所以我們只討論主線程自然死亡這一種情況。當(dāng)主線程自然死亡時(shí)(也就是用return從main返回時(shí)),會(huì)導(dǎo)致exit函數(shù)被調(diào)用,exit函數(shù)就會(huì)開始清除當(dāng)前進(jìn)程的各種資源,為進(jìn)程的死亡作準(zhǔn)備。這時(shí)候,如果還有其它活著的線程,也會(huì)被一起干掉(其效果類似于它殺)。
為了防止出現(xiàn)上述情況,主線程一定要負(fù)責(zé)最終的善后工作。務(wù)必等到其它線程都死了,它才能死。
Windows平臺(tái)上,有關(guān)線程的對(duì)象析構(gòu)問題,就聊到這。下一個(gè)帖子,咱們來聊一下pthread相關(guān)的對(duì)象析構(gòu)話題。
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