c++ - 为什么我的线程在调用 join 后程序终止之前不能正确结束？

问题描述

我创建了一个包含单例类的共享库 (DLL)。单例类在构造时创建一个线程，并在析构函数中调用 join。请参阅下面的代码。

当我在另一个程序 (main.cpp) 中使用 DLL 并获取单例实例时，将创建线程并按预期运行。当程序终止时，调用单例析构函数，调用线程连接，但线程没有完成。

我从程序中得到的输出：

MySingleton::runner start 
a
MySingleton::~MySingleton begin.
MySingleton::~MySingleton before calling join()
MySingleton::~MySingleton after calling join()
MySingleton::~MySingleton end.

预期输出：

MySingleton::runner start 
a
MySingleton::~MySingleton begin.
MySingleton::~MySingleton before calling join()
MySingleton::runner end.
MySingleton::~MySingleton after calling join()
MySingleton::~MySingleton end.

在某些情况下，线程按我的预期结束（并且我得到了预期的输出）：

MySingleton::getInstance 在标头中定义
该库被编译为 .lib 而不是 .dll（静态库）
MySingleton singleton主体中的定义（不是单例）

我无法弄清楚为什么线程仅在某些情况下没有按预期结束，而且我不明白这是否与 MSVC 有关，静态成员函数中的静态局部变量被破坏的方式，或者它是否是什么与我如何创建/加入线程或其他事情有关。

编辑

发生预期输出的更多情况：

~~定义volatile bool running_{false}（可能不是正确的解决方案）~~
~~定义std::atomic_bool running_{false}似乎是正确的方法，或者使用互斥锁。~~

编辑 2

对变量使用 std::atomicrunning_不起作用（尽管下面调整了代码以使用它，因为我们不想要 UB）。我在测试 std::atomic 和 volatile 时不小心将其构建为静态库，如前所述，静态库不会出现此问题。

我也尝试过running_使用互斥锁进行保护，但仍然有奇怪的行为。while(true)（我在一个循环中获得了一个锁，检查!running_到break。）

我还更新了下面的线程循环来增加一个计数器，析构函数将打印这个值（显示循环实际上正在执行）。

// Singleton.h
class MySingleton
{

private:
    DllExport MySingleton();
    DllExport ~MySingleton();

public:
    DllExport static MySingleton& getInstance();
    MySingleton(MySingleton const&) = delete;
    void operator=(MySingleton const&)  = delete;

private:
    DllExport void runner();

    std::thread th_;
    std::atomic_bool running_{false};
    std::atomic<size_t> counter_{0};
};

// Singleton.cpp
MySingleton::MySingleton() {
    running_ = true;
    th_ = std::thread(&MySingleton::runner, this);
}
MySingleton::~MySingleton()
{
    std::cout << __FUNCTION__ << " begin." << std::endl;
    running_ = false;
    if (th_.joinable())
    {
        std::cout << __FUNCTION__ << " before calling join()" << std::endl;
        th_.join();
        std::cout << __FUNCTION__ << " after calling join()" << std::endl;
    }
    std::cout << "Count: " << counter_ << std::endl;
    std::cout << __FUNCTION__ << " end." << std::endl;
}

MySingleton &MySingleton::getInstance()
{
    static MySingleton single;
    return single;
}

void MySingleton::runner()
{
    std::cout << __FUNCTION__ << " start " << std::endl;
    while (running_)
    {
        counter_++;
    }
    std::cout << __FUNCTION__ << " end " << std::endl;
}

// main.cpp
int main()
{
    MySingleton::getInstance();

    std::string s;
    std::cin >> s;

    return 0;
}

// DllExport.h
#ifdef DLL_EXPORT
#define DllExport __declspec(dllexport)
#else
#define DllExport __declspec(dllimport)
#endif

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
project("test")

set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_EXTE NSIONS OFF)

add_library(singleton SHARED Singleton.cpp)
target_compile_definitions(singleton PUBLIC -DDLL_EXPORT)
target_include_directories(singleton PUBLIC ./)
install(TARGETS singleton
        EXPORT singleton-config
        CONFIGURATIONS ${CMAKE_BUILD_TYPE}
        ARCHIVE DESTINATION lib
        LIBRARY DESTINATION lib
        )
install(DIRECTORY ${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/${CMAKE_BUILD_TYPE}/
        DESTINATION bin
        FILES_MATCHING
        PATTERN "*.dll"
        PATTERN "*.pdb"
        )

add_executable(main main.cpp )
target_link_libraries(main PUBLIC singleton)
install(TARGETS main RUNTIME DESTINATION bin)

标签： c++visual-c++dll

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