windows主线程等待子线程退出卡死问题

在windows下调用_beginthread创建子线程并获得子线程id(函数返回值),如果子线程很快退出,在主线程中调用WaitForSingleObject等待该线程id退出,会导致主线程卡死。需要修改_beginthread为_beginthreadex解决该问题。

那么,_beginthread为何会导致WaitForSingleObject卡死,而_beginthreadex却不会呢?这需要查看两个函数的实现。

历史原因

由于C/C++的历史早于线程的出现,因此C/C++的函数并不都是线程安全的。如全局变量errno等。

这就需要一种解决方案。一种方法是利用属于每个线程的数据块,该数据块不会被线程共享,而只能够用于线程自己,这样类似errno的情况便迎刃而解。

此外,C/C++运行库针对特定函数做了改写,使其能够进行线程同步。如malloc函数,由于不能够多线程同时执行内存堆分配操作,因此多线程版本的运行库进行了线程同步处理。

那么,如何让windows系统知道当我们创造新线程时,为我们分配属于线程的存储区呢?利用CreateThread函数并不行(C/C++运行库若获取不到存储器,会自动请求分配对应存储区,因此CreateThread函数实际也可以支持线程安全,但还有其他问题下面再说),因为他只是一个系统API,他不会知道你所写的是C\C++代码。

_beginthreadex函数

_beginthreadex是C/C++运行库创建线程函数,因此可以完美支持C/C++代码的线程安全。其声明如下:

uintptr_t _beginthreadex( 
   void *security,
   unsigned stack_size,
   unsigned ( __stdcall *start_address )( void * ),
   void *arglist,
   unsigned initflag,
   unsigned *thrdaddr 
);

其参数意义与CreateThread函数完全相同。

 

重点是要理解该函数为C/C++线程安全做了那些事情。我们可以看到其函数定义。(VS2013路径为C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\crt\src\threadex.c)

_CRTIMP uintptr_t __cdecl _beginthreadex (
        void *security,
        unsigned stacksize,
        unsigned (__stdcall * initialcode) (void *),
        void * argument,
        unsigned createflag,
        unsigned *thrdaddr
        )
{
        _ptiddata ptd;               /* pointer to per-thread data */
        uintptr_t thdl;              /* thread handle */
        unsigned long err = 0L;      /* Return from GetLastError() */
        unsigned dummyid;            /* dummy returned thread ID */

        /* validation section */
        _VALIDATE_RETURN(initialcode != NULL, EINVAL, 0);

        /*
         * Allocate and initialize a per-thread data structure for the to-
         * be-created thread.
         */
        if ( (ptd = (_ptiddata)_calloc_crt(1, sizeof(struct _tiddata))) == NULL )
                goto error_return;

        /*
         * Initialize the per-thread data
         */

        _initptd(ptd, _getptd()->ptlocinfo);

        ptd->_initaddr = (void *) initialcode;
        ptd->_initarg = argument;
        ptd->_thandle = (uintptr_t)(-1);

#if defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)
        if(!_getdomain(&(ptd->__initDomain)))
        {
            goto error_return;
        }
#endif  /* defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL) */

        /*
         * Make sure non-NULL thrdaddr is passed to CreateThread
         */
        if ( thrdaddr == NULL )
                thrdaddr = &dummyid;

        /*
         * Create the new thread using the parameters supplied by the caller.
         */
        if ( (thdl = (uintptr_t)
              _createThread( (LPSECURITY_ATTRIBUTES)security,
                            stacksize,
                            (LPVOID)ptd,
                            createflag,
                            (LPDWORD)thrdaddr))
             == (uintptr_t)0 )
        {
                err = GetLastError();
                goto error_return;
        }

        /*
         * Good return
         */
        return(thdl);

        /*
         * Error return
         */
error_return:
        /*
         * Either ptd is NULL, or it points to the no-longer-necessary block
         * calloc-ed for the _tiddata struct which should now be freed up.
         */
        _free_crt(ptd);

        /*
         * Map the error, if necessary.
         *
         * Note: this routine returns 0 for failure, just like the Win32
         * API CreateThread, but _beginthread() returns -1 for failure.
         */
        if ( err != 0L )
                _dosmaperr(err);

        return( (uintptr_t)0 );
}

 

可以看到_beginthreadex函数做了以下事项:

1、在函数开始处,在C/C++运行库堆上分配并初始化每个线程的私有内存ptd。

2、我们初始传入的线程函数与线程参数被存储到ptd中。

3、_beginthreade最终调用CreateThread函数运行线程(毕竟windows系统只认识其API)。

4、注意在CreateThread函数中,线程函数替换为另一函数_threadstartex,同时线程参数传入了ptd。

 

_threadstartex函数

由_beginthreadex函数定义可以知道,我们的线程函数,其实首先执行的都是_threadstartex。那么我们看看该函数都做了什么。

static unsigned long WINAPI _threadstartex (
        void * ptd
        )
{
        _ptiddata _ptd;                  /* pointer to per-thread data */

        /*
         * Check if ptd is initialised during THREAD_ATTACH call to dll mains
         */
        if ( ( _ptd = (_ptiddata)__crtFlsGetValue(__get_flsindex())) == NULL)
        {
            /*
             * Stash the pointer to the per-thread data stucture in TLS
             */
            if ( !__crtFlsSetValue(__get_flsindex(), ptd) )
                ExitThread(GetLastError());
            /*
             * Set the thread ID field -- parent thread cannot set it after
             * CreateThread() returns since the child thread might have run
             * to completion and already freed its per-thread data block!
             */
            ((_ptiddata) ptd)->_tid = GetCurrentThreadId();
            _ptd = ptd;
        }
        else
        {
            _ptd->_initaddr = ((_ptiddata) ptd)->_initaddr;
            _ptd->_initarg =  ((_ptiddata) ptd)->_initarg;
            _ptd->_thandle =  ((_ptiddata) ptd)->_thandle;
#if defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)
            _ptd->__initDomain=((_ptiddata) ptd)->__initDomain;
#endif  /* defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL) */
            _freefls(ptd);
            ptd = _ptd;
        }


#if defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL)
        DWORD domain=0;
        if(!_getdomain(&domain))
        {
            ExitThread(0);
        }
        if(domain!=_ptd->__initDomain)
        {
            /* need to transition to caller's domain and startup there*/
            ::msclr::call_in_appdomain(_ptd->__initDomain, _callthreadstartex);

            return 0L;
        }
#endif  /* defined (_M_CEE) || defined (MRTDLL) */

        _ptd->_initapartment = __crtIsPackagedApp();
        if (_ptd->_initapartment)
        {
            _ptd->_initapartment = _initMTAoncurrentthread();
        }

        _callthreadstartex();

        /*
         * Never executed!
         */
        return(0L);
}

上面代码很多,大体看下就好。要了解的是:

 

1、和往常一样,CreateThread后,系统会先调用RtlUserThreadStart,然后由其调用_threadstartex。

2、在_threadstartex中,调用了系统API TlsSetValue 来讲ptd与调用线程关联起来(TLS 线程本地存储)。

3、_threadstartex调用  _callthreadstartex() 来运行我们最初传入的线程函数。

_callthreadstartex函数

经历了上面种种,最终我们传入的线程函数,会被 _callthreadstartex函数调用。其定义如下:

static void _callthreadstartex(void)
{
    _ptiddata ptd;           /* pointer to thread's _tiddata struct */

    /* must always exist at this point */
    ptd = _getptd();

    /*
        * Guard call to user code with a _try - _except statement to
        * implement runtime errors and signal support
        */
    __try {
            _endthreadex (
                ( (unsigned (__CLR_OR_STD_CALL *)(void *))(((_ptiddata)ptd)->_initaddr) )
                ( ((_ptiddata)ptd)->_initarg ) ) ;
    }
    __except ( _XcptFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()) )
    {
            /*
                * Should never reach here
                */
            _exit( GetExceptionCode() );

    } /* end of _try - _except */

}

该函数很简单,就是拿出ptd的值,执行我们的函数,同时,把我们的线程实现函数的返回值传给_endthreadex函数。  

_endthreadex函数

与_beginthreadex函数对应,_endthreadex是C/C++运行库终止线程运行的函数,其调用是在上面提到的_callthreadstartex中,每次我们的线程执行完后会自动对其调用。其定义如下

/***
*_endthreadex() - Terminate the calling thread
*
*Purpose:
*
*Entry:
*       Thread exit code
*
*Exit:
*       Never returns!
*
*Exceptions:
*
*******************************************************************************/

void __cdecl _endthreadex (
        unsigned retcode
        )
{
        _ptiddata ptd;           /* pointer to thread's _tiddata struct */

        ptd = _getptd_noexit();

        if (ptd) {
            if (ptd->_initapartment)
                _uninitMTAoncurrentthread();

            /*
             * Free up the _tiddata structure & its subordinate buffers
             *      _freeptd() will also clear the value for this thread
             *      of the FLS variable __flsindex.
             */
            _freeptd(ptd);
        }

        /*
         * Terminate the thread
         */
        ExitThread(retcode);

}

与_beginthreadex函数对应,

 

1、_endthreadex销毁了在_beginthreadex分配的堆内存(保证了没有内存泄露)。

2、其调用了系统API ExitThread退出线程。

ExitThread  VS _endthreadex

在编写C\C++程序时,要调用_endthreadex来结束线程。基于如下两个理由:

1、ExitThread函数非C++函数,线程创建的C++对象不会得到析构。

2、若线程中使用了ptd,ExitThread不会释放内存,造成内存泄露。

CreateThread VS _beginthreadex

一般的理由是,CreateThread有可能照成内存泄露。(如果使用了ptd内存,而CreateThread并不会在内部自动调用释放内存函数,但若链接的是C/C++运行库的dll版本,则其会在线程退出的DLL_THREAD_DETCH通知中释放内存)。

 

不要调用的C/C++函数

_beginthreadex和_endthreadex分别有两个比较老的版本:(VS2013路径为C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 12.0\VC\crt\src\thread.c)

uintptr_t _beginthread( 
   void( __cdecl *start_address )( void * ),
   unsigned stack_size,
   void *arglist 
);

 void _endthread( void );

我们应该忘记这两个函数,不要调用它们。

 

对于_beginthread函数,可以看出其函数参数是较少的,例如其中不包括安全属性,让我们对线程的控制力没有其增强版本多。

同时,由于在_beginthread内部会调用_endthread函数,而该函数多此一举的会调用一次CloseHandle,来帮我们关闭线程句柄。

void __cdecl _endthread (
        void
        )
{
        _ptiddata ptd;           /* pointer to thread's _tiddata struct */

        ptd = _getptd_noexit();
        if (ptd) {
            /*
             * Close the thread handle (if there was one)
             */
            if ( ptd->_thandle != (uintptr_t)(-1) )
                    (void) CloseHandle( (HANDLE)(ptd->_thandle) );

            /*
             * Free up the _tiddata structure & its subordinate buffers
             *      _freeptd() will also clear the value for this thread
             *      of the FLS variable __flsindex.
             */
            _freeptd(ptd);
        }

        /*
         * Terminate the thread
         */
        ExitThread(0);

}

这个操作似乎友好,但实际会造成问题。例如下边代码

HANDLE hThread = _beginthread(...);
WaitForSingleObject(hThread, INFINITE);
CloseHandle(hThread);

在真正调用WaitForSingleObject之前,_beginthread函数里的线程可能已经执行完毕,同时,_endthread会释放handle句柄。那么再调用WaitForSingleObject时,可能这时的hThread已经是一个无效句柄,导致函数调用失败,同理,对CloseHandle也是一样。

 

参考:http://blog.csdn.net/u013378438/article/details/43447349

 

posted @ 2016-04-28 12:01  DKMP  阅读(5201)  评论(0编辑  收藏  举报