C - 线程之间的 setjmp/longjmp 来处理超时



我正在将软件从嵌入式计算机移植到Linux机器上。(Ubuntu 14.04 或 Raspbian (Raspberry Pi))

最初的程序使用 setjmp/longjmp 来处理超时和 CTRL+C 事件。它运行在具有单个主(一个线程)的微控制器上。

我试图在使用线程(pthreads)时有类似的行为。

这个想法是我想要超时或 CTRL+C 来重新启动无限循环。

原始代码正在执行类似于以下代码的操作。我不介意用别的东西来放弃setjmp/longjmp。 (例如:尝试/捕获或信号或pthread_kill、条件变量等。

知道如何使用 C/C++ 实现类似的行为吗?

以下是似乎部分工作的代码,可能不推荐/损坏:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <setjmp.h>
// Define
#define TICK_NS_TIME (10000000)                                                 // 0.01 sec = 10 ms (100 times per second)
#define NS_PER_SEC   (1000000000)                                               // Nano sec per second.
#define TICK_PER_SEC (NS_PER_SEC/TICK_NS_TIME)                                  // Number of tick per second (Ex:100)
#define TIMEOUT_COUNT (30*TICK_PER_SEC)                                         // 30 seconds timeout (with 100 tick per second)
// Env set/long jmp
#define ENV_SZ (2)
#define ENV_TIMEOUT (0)
#define ENV_CTRLC (1)
static jmp_buf env[ENV_SZ];
// Variables
int timeout_val;

// sig handler.
void signal_handler(int signo)
{
    pthread_t self = pthread_self();
    printf("Thread %lu in signal handlern", (long)self);
    if (signo == SIGINT) {
        longjmp(env[ENV_CTRLC], 1);                                             // Q?: Is it in the same thread ? (Never, Always, Sometimes?)
    }
    else 
    {
        printf("Other signal received..quitting.");                             // Ex: kill -9 pid
        exit(0);
    }
}
// thread timer function
void* timer_function(void* in_param)
{
    // Loop approx 100x per second.
    for (;;) {
        nanosleep((const struct timespec[]){{0, TICK_NS_TIME }}, NULL);         // Sleep 10 ms seconds.
        if (timeout_val) {
            if (!--timeout_val) {
                longjmp(env[ENV_TIMEOUT], 1);                                   // longjmp when timer reaches 0. (Q?: Is this valid with multithread?)
            }
        }
    }
}
// main
int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    int val;
    struct sigaction actions;
    pthread_t thread;
    setvbuf (stdout, NULL, _IONBF, 0);                                          // Make sure stdout is not buffered (ex:printf, etc.)
    printf("[Program started]rn");
    memset(&actions, 0, sizeof(actions));
    sigemptyset(&actions.sa_mask);
    actions.sa_flags = 0;
    actions.sa_handler = signal_handler;
    val = sigaction(SIGINT, &actions, NULL);  
    pthread_create(&thread, NULL, timer_function, NULL);                        // timer thread for example
    printf("[Timer thread started]rn");
    // setting env.
    val = setjmp(env[ENV_TIMEOUT]);
    if (val!=0){ printf("[JMP TIMEOUT]rn"); }
    val = setjmp(env[ENV_CTRLC]);
    if (val!=0){ printf("[JMP CTRLC]rn"); }
    // main loop
    timeout_val = TIMEOUT_COUNT;
    i = 0;
    for (;;)
    {
        i++;
        if (i > 10){ i = 0; printf("[%d]", timeout_val/TICK_PER_SEC); }         // Number of seconds before time out.
        sleep(1);
        printf(".");
    }
    printf("Main completedn");
    return 0;
}
//Compile: g++ -pthread main.cpp -o main

替代实现的建议会很棒,因为我是线程编程的新手!

setjmp()保存恢复调用环境所需的信息。 然后,longjmp()可以还原此环境,但只能在同一线程中还原。

C11 标准明确规定了具有相同线程的约束:

7.13.2.1/2 如果没有这样的调用(即:以前的setjmp),或者如果调用来自另一个线程 执行,或者如果函数包含调用 setjmp 宏在此期间已终止执行,或者如果 对 setjmp 宏的调用在标识符的范围内 使用可变修改的类型和执行将该范围保留在 临时,行为是未定义的。

事实上,setjmp/longjmp 通常是通过保存堆栈指针来实现的,因此只有在相同的执行上下文中恢复它才有意义。

另类

除非我错过了什么,否则您仅使用第二个线程充当计时器。相反,您可以摆脱POSIX pthread,并使用POSIX timer_create()激活的计时器信号。

但请注意,使用信号处理程序中的setjmp/longjmp(因此已经在 CTRL+C 的原始代码中)是很棘手的,如本 SO 答案中所述。所以你会考虑sigsetjmp/siglongjmp.

记录:C 还是 C++ ?

您的问题被标记为 C。但是你提到了c ++尝试和捕捉。所以为了完整起见:

  • 在C++ setjmp应替换为try/catch,并通过抛出异常来替换longjmp。 仅当展开堆栈不需要调用任何非平凡析构函数时,C++才支持setjmp/longjmp(请参阅C++标准,18.10/4)。
  • 异常不会跨线程传播,除非使用 std::rethrow_exception() 捕获并显式重新抛出。 它很微妙,因此请参阅此SO问题以获取更多详细信息。但这是可能的,可以解决您的问题。

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