C++ 同時プログラミング: マルチスレッド環境での例外処理をどのように処理するか?

マルチスレッド C++ 例外処理ガイドでは、4 つの主要なアプローチを提案しています: ミューテックスまたはアトミック操作を使用して、例外処理におけるスレッドの安全性を確保します。スレッドローカル ストレージ (TLS) を利用して、各スレッドの例外情報を保存します。 std::async および std::future を介して非同期タスクと例外の伝播を実装します。 TLS とメイン スレッドを通じて例外情報を収集し、マルチスレッド ファイル ダウンロードでの例外処理を実装します。

C++ 同時プログラミング: マルチスレッド例外処理の実践ガイド

マルチスレッド環境では、予期しない状況が発生したときにアプリケーションが正常に実行できるようにするため、例外処理が特に重要です。この記事では、C++ のマルチスレッド環境で例外を処理する方法を紹介し、実際のケースを通じてそれを示します。

例外の同期とスレッド セーフ

マルチスレッド環境では、データ競合やデッドロックが発生しないように、例外のスローと処理を同期する必要があります。ミューテックスまたはアトミック操作を使用して、例外処理におけるスレッドの安全性を確保できます。

// 使用互斥量实现线程安全异常处理
std::mutex m;
void handle_error() {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  // 处理异常
}

スレッド ローカル ストレージ

スレッド ローカル ストレージ (TLS) は、スレッドごとに個別のストレージ領域を提供し、例外情報など、そのスレッドに固有のデータを保存できます。

// 使用 TLS 存储每个线程的异常信息
__thread std::exception_ptr exception_ptr;
void set_exception(const std::exception& e) {
  exception_ptr = std::make_exception_ptr(e);
}

例外の伝播と処理

マルチスレッド環境では、例外が 1 つのスレッドから別のスレッドに伝播される可能性があります。 std::async 和 std::future を使用すると、タスクを非同期に実行し、スレッドでスローされた例外を処理できます。

// 在异步任务中处理异常
auto f = std::async(std::launch::async, []() {
  try {
    // 执行任务
  } catch (const std::exception& e) {
    std::cout << "Exception caught in async task: " << e.what() << std::endl;
  }
});

// 在主线程中检查异常
if (f.get()) {
  std::cout << "Async task completed successfully" << std::endl;
} else {
  std::cout << "Async task failed with exception" << std::endl;
}

実際のケース: マルチスレッド ファイル ダウンロード

各スレッドがファイルの一部のダウンロードを担当するマルチスレッド ファイル ダウンロード アプリケーションを考えてみましょう。例外を処理するには、TLS を使用してダウンロードの失敗に関する例外情報を保存し、この情報をメイン スレッドで収集します。

#include <thread>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

// TLS 存储下载失败的异常信息
__thread exception_ptr exception_ptr;

// 下载文件的线程函数
void download_file(const string& url, const string& path) {
  try {
    ofstream file(path, ios::binary);
    // 略：从 URL 下载数据并写入文件
  } catch (const exception& e) {
    exception_ptr = make_exception_ptr(e);
  }
}

// 主线程函数
int main() {
  // 创建下载线程
  vector<thread> threads;
  for (const auto& url : urls) {
    string path = "file_" + to_string(i) + ".txt";
    threads.emplace_back(download_file, url, path);
  }

  // 加入线程并收集异常信息
  for (auto& thread : threads) {
    thread.join();
    if (exception_ptr) {
      try {
        rethrow_exception(exception_ptr);
      } catch (const exception& e) {
        cerr << "File download failed: " << e.what() << endl;
      }
    }
  }

  return 0;
}

これらのメソッドを通じて、C++ マルチスレッド環境で例外を効果的に処理し、アプリケーションの堅牢性と安定性を確保できます。

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