C++异常与并发 多线程异常协调处理

多线程中未捕获的异常会终止整个程序,因此需在每个线程函数中使用try-catch捕获std::exception等异常,记录日志或通知主线程,防止程序崩溃和资源泄漏。

c++异常与并发 多线程异常协调处理

在C++多线程程序中,异常处理比单线程复杂得多。线程中抛出的异常如果未在该线程内捕获,会导致整个程序调用 std::terminate,即使其他线程仍在运行。因此,多线程环境下的异常协调处理至关重要,必须确保异常被正确传播或记录,避免资源泄漏或程序崩溃。

线程内异常应被及时捕获

每个线程的入口函数都应包含顶层异常捕获机制,防止未处理异常导致线程终止并引发整个程序退出。

– 每个线程函数建议使用 try-catch 包裹- 捕获所有可能异常(如 std::exception 及其派生类)- 可选择记录日志、设置错误状态或通知主线程

示例:

void worker_thread() {    try {        // 业务逻辑,可能抛出异常        do_work();    } catch (const std::exception& e) {        std::cerr << "Exception in thread: " << e.what() << std::endl;        // 可通过共享变量或队列通知主线程    }}

跨线程传递异常信息

有时需要将子线程中的异常传递给主线程处理。C++ 提供了 std::exception_ptr 来捕获和传递异常对象。

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– 使用 std::current_exception() 获取当前异常指针- 通过共享数据结构(如 promise、队列)传递 exception_ptr- 在接收线程中用 rethrow_exception() 重新抛出

示例:使用 std::promise 传递异常

std::promise result_promise;

void worker() {try {throw std::runtime_error("Something went wrong");} catch (...) {result_promise.set_exception(std::current_exception());}}

int main() {std::thread t(worker);t.join();

try {    result_promise.get_future().get();} catch (const std::exception& e) {    std::cout << "Caught exception: " << e.what() << std::endl;}return 0;

}

避免跨线程直接抛出异常

C++ 标准不允许一个线程直接抛出异常并由另一个线程捕获。异常栈展开仅在抛出异常的线程内有效。

- 不要试图在 thread A 中 throw,让 thread B catch- 异常传播必须通过显式机制(如 promise、自定义错误通道)- 多线程同步结构(互斥量、条件变量)不会自动处理异常传播

错误做法(不可行):

// 错误:不能跨线程 catch 别人抛的异常std::thread t([]{    throw std::logic_error("No one can catch this directly");});t.join(); // 程序终止

结合 future 和 async 的异常处理

使用 std::async 启动任务时,异常会被自动捕获并存储在 shared state 中,通过 future::get() 重新抛出。

- async 返回的 future 可安全捕获异常- 异常在 get() 调用时 rethrow- 适用于任务型并发模型

示例:

auto future = std::async(std::launch::async, []() {    throw std::runtime_error("Error in async task");});

try {future.get();} catch (const std::exception& e) {std::cout << "Async exception: " << e.what() << std::endl;}

基本上就这些。多线程异常处理的关键是:不依赖默认行为,主动捕获、传递和处理异常。使用 std::exception_ptr 和 future 等机制,可以实现安全的跨线程错误通知,避免程序意外终止。设计并发系统时,异常协调应作为错误处理方案的一部分提前规划。

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