程序输出仅在多线程程序中有时出现

Question

我正在使用 boost 线程来并行化程序中的计算。控制器对象管理计算作业和结果。我创建了一堆工作线程，它们从控制器对象获取作业，而主线程显示结果。结果需要以正确的顺序显示。为了实现这一点，我在 std::deque 中使用 boost futures。 GetNewJob() 将新的 boost::promise 添加到双端队列的末尾并返回一个指针。 GetNextResult() 从队列前端获取结果。如果尚未准备好结果，则会阻塞调用线程。

我的控制器类的重要部分：

class Controller
{
public:
    Controller();
    boost::shared_ptr<boost::promise<Results> > GetNewJob();
    Results GetNextResult();

    class NoJobsLeft{};
    class NoResultsLeft{};

private:
    bool JobsLeft() const;
    bool ResultsLeft() const;

    std::deque<boost::shared_ptr<boost::promise<Results> > > queue_;
    boost::mutex mutex_;
    boost::condition_variable condition_;
};

工作函数：

void DoWork()
{
    try
    {
        while(true)
        {
            boost::shared_ptr<boost::promise<Results> >
                    promise(controller.GetNewJob());

            //do calculations

            promise->set_value(results);
        }
    }
    catch(NoJobsLeft)
    {
    }
}

主程序代码：

Controller controller(args);

boost::thread_group worker_threads;

for (unsigned i = 0; i < n_cpus; ++i)
    worker_threads.create_thread(DoWork);

try
{
    while(true)
    {
        Results results = controller.GetNextResult();

        std::cout << results;
        std::cout << std::endl;
    }
}
catch(NoResultsLeft)
{
}

worker_threads.join_all();

有时这工作得很好，所有结果都会显示。 但很多时候我根本看不到任何输出。

我不在工作线程中使用cout。

---

GetNewJob()、GetNextResult() 的实现：

boost::shared_ptr<boost::promise<Results> > Controller::GetNewJob()
{
    boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mutex_);

    if (!JobsLeft())
        throw NoJobsLeft();

    //determine more information about the job, not important here

    queue_.push_back(boost::make_shared<boost::promise<Results> >());

    condition_.notify_one();

    return queue_.back();
}


Results Controller::GetNextResult()
{
    boost::shared_ptr<boost::promise<Results> > results;
    {
        boost::unique_lock<boost::mutex> lock(mutex_);

        if (!ResultsLeft())
            throw NoResultsLeft();

        while(!queue_.size())
        {
            condition_.wait(lock);
        }

        results = queue_.front();
        queue_.pop_front();
    }

    return results->get_future().get();
}

bool Controller::ResultsLeft() const
{
    return (queue_.size() || JobsLeft()) ? true : false;
}

Answer 1

如果您没有看到任何输出，则可能会抛出 NoResultsLeft ，因为第一次传递时队列中没有任何内容。另一种可能性是它未能首先将内容添加到队列中或抛出 NoJobsLeft。将 std::cout 语句添加到 catch 块中可能有助于确定发生了什么。

但是，如果结果无法异步显示，那么就没有理由使用该机制，您不妨等待。无法保证线程的完成顺序，只能保证通过 boost::promise 将结果添加到队列的顺序，因此您必须在 GetNextResult 中阻塞至少直到第一个线程完成。

如果您想按顺序显示结果，您的控制器可以以相同的方式收集所有结果，并在一切准备就绪后触发 boost::function 以正确的顺序显示结果。

编辑：

顺便说一句，while(!queue_.size())确实应该是while(queue_.empty())，而从技术上讲，任何非 -零被解释为名为 size()、length() 等的真实方法，当用作 if 条件时，它们看起来确实很难看。 return (queue_.size() || JobsLeft()) 也一样吗？ true : false; 可能是 return (!queue.empty() || JobsLeft());