优雅地退出多线程进程

Question

我正在运行一个多线程 C 程序（进程？），利用信号量和信号量线程。线程不断交互、阻塞、唤醒和恢复。连续在标准输出上打印提示，无需任何人为干预。我希望能够通过按键盘字符退出此进程（在打印消息并放下所有线程后优雅地退出，而不是通过粗略的 CTRL+C SIGINT）喜欢 ＃。

我可以通过哪些选项来获取用户的此类输入？

我还可以提供哪些相关信息来帮助解决这个问题？

编辑： 你所有的答案听起来都很有趣，但我的主要问题仍然存在。当我不知道当前正在执行哪个线程时，如何获取用户输入？此外，如果通过 SIGINT 发出信号，则使用 sem_wait() 进行的信号量阻塞会中断，这可能会导致死锁。

Answer 1

从线程读取标准输入没有区别，除非有多个线程试图同时读取它。不过，很可能您的线程并不总是调用函数来读取标准输入。

如果您经常需要读取用户的输入，您可能希望有一个线程只读取此输入，然后根据此输入设置标志或将事件发布到其他线程。

如果终止字符是您唯一想要的，或者如果这只是用于调试，那么您可能想做的是偶尔轮询标准输入上的新数据。您可以通过将标准输入设置为非阻塞并尝试偶尔读取它来做到这一点。如果读取返回 0 个读取字符，则表示没有按下任何键。但这种方法存在一些问题。在将底层文件描述符（int）设置为非阻塞后，我从未在 FILE * 上使用过 stdio.h 函数，但怀疑它们可能表现得很奇怪。您可以避免使用 stdio 函数并使用 read 来避免这种情况。我曾经读到过一个问题，如果您分叉并执行一个有权访问该文件描述符版本的新程序，则另一个进程可能会更改块/非块标志。我不确定这是否是所有系统上的问题。非阻塞模式可以通过“fcntl”调用来设置或清除。

但是您可以使用具有非常小的超时 (0) 的轮询函数之一来查看是否有数据准备就绪。 poll 系统调用可能是最简单的，但还有 select。各种操作系统还有其他轮询功能。

#include <poll.h>

...
/* return 0 if no data is available on stdin.
        > 0 if there is data ready
        < 0 if there is an error
*/
int poll_stdin(void) {
    struct pollfd pfd = { .fd = 0, .events = POLLIN };

    /* Since we only ask for POLLIN we assume that that was the only thing that
     * the kernel would have put in pfd.revents */
    return = poll(&pfd, 1, 0);
}

您可以在其中一个线程中调用此函数，直到它返回 0，您就可以继续运行。当它返回正数时，您需要从 stdin 读取一个字符来查看它是什么。请注意，如果您在其他地方的 stdin 上使用 stdio 函数，实际上可能已经在新字符前面缓冲了其他字符。 poll 告诉您操作系统为您提供了新的东西，而不是 C 的 stdio 拥有的东西。

如果您经常从其他线程中的标准输入中读取内容，那么事情就会变得混乱。我假设你没有这样做（因为如果你这样做并且它工作正常你可能不会问这个问题）。

Answer 2

您将有一个线程侦听键盘输入，然后当接收到 # 作为输入时，它会 join() 其他线程。

另一种方法是捕获SIGINT并用它来处理关闭您的应用程序。

Answer 3

我这样做的方法是保留一个全局 int“should_die”或其他东西，其范围是 0 或 1，以及另一个全局 int“died”，它跟踪终止的线程数。 should_die 和 dead 最初都为零。您还需要两个信号量来提供全局变量的互斥体。

在某个时刻，线程检查 should_die 变量（当然是在获取互斥体之后）。如果它死亡，它会获取 dead_mutex，增加死亡计数，释放 dead_mutex，然后死亡。

主初始线程定期唤醒，检查已死亡的线程数是否小于线程数，然后返回睡眠状态。当所有其他线程签入后，主线程就会死亡。

如果主线程本身没有生成所有线程，则需要进行一个小修改，将“threads_alive”而不是“died”。当线程分叉时，threads_alive 会增加，当线程死亡时，threads_alive 会减少。

一般来说，干净地终止多线程操作是一件令人痛苦的事情，除了可以使用信号量屏障设计模式等特殊情况之外，这是我听说过的最好的。如果你能找到一个更好、更干净的，我很想听听。

〜anjruu

Answer 4

一般来说，我有线程等待一组事件，其中一个事件是终止事件。

在主线程中，当我触发终止事件时，我会等待所有退出的线程。

Answer 5

SIGINT 实际上并不难处理，通常用于优雅终止。您需要一个信号处理程序和一种方法来告诉所有线程该停止了。线程在其循环和信号处理程序集中检查的一个全局标志可能会执行此操作。同样的方法适用于“根据用户命令”终止，尽管您需要一种从终端获取输入的方法 - 要么在专用线程中轮询，要么再次设置终端为您生成信号。

棘手的部分是解除等待线程的阻塞。您必须仔细设计谁告诉谁停止以及他们需要做什么的通知协议 - 将虚拟消息放入队列，设置标志并发出简历信号等。