C++：std::async 和 std::mutex 在 Linux 上导致死锁但在 Windows 上运行？

Question

我刚刚为 Linux 编译了一个我一直在 Windows 下工作的项目，发现它在某个点挂起。由于我使用 std::async 和 std::mutex 我的第一个假设是，这可能是一个死锁问题。但是，我想知道为什么它在 Windows 上运行良好。这是代码：

void BorderExtractor::preprocessImageAsync(const PreprocessingSettings& settings) {
    _preprocessingMutex.lock();
    if (!_preprocessingActive) {
        _preprocessingActive = true;
        std::async(std::launch::async, &BorderExtractor::preprocessImage, this, settings);
        //this point is never reached on linux
        _preprocessingUpToDate = true;
    } else {
        _cachedSettings = settings;
        _preprocessingUpToDate = false;
    }
    _preprocessingMutex.unlock();
}

这是 Linux 下永远不会 return 的功能。它一直运行到异步调用，然后才停止。它几乎看起来好像函数不是异步启动的，程序等待它到 return，这是行不通的，因为另一个函数将尝试锁定相同的互斥量。

下面是异步调用的函数：

void BorderExtractor::preprocessImage(PreprocessingSettings settings) {

    //here some image processing stuff is done

    _preprocessingMutex.lock();
    //this point is never reached on linux
    if (!_preprocessingUpToDate) {
        _preprocessingUpToDate = true;
        _preprocessingMutex.unlock();
        std::async(std::launch::async, &BorderExtractor::preprocessImage, this, _cachedSettings);
    } else {
        _preprocessingUpToDate = true;
        _preprocessingActive = false;
        _preprocessingMutex.unlock();
    }
}

在 linux.

下从未达到尝试锁定互斥体后的那个点

现在，问题是什么？是我的代码有问题，还是在 Linux 上有什么特别需要注意的地方？（编译器标志等）对我来说，这似乎是异步调用是同步的，因此会导致死锁。但为什么要这样

Answer 1

这次通话：

async(std::launch::async, &BorderExtractor::preprocessImage, this, _cachedSettings);

有效同步运行。这是因为由 std::async() 编辑的 std::future return 的析构函数最终加入了异步计算 - 注意，如果您在其他方法。

由于您没有让 return 由 std::async 编辑的未来对象保持活动状态，它的生命周期在函数调用 return 之后立即结束，并且它的析构函数阻塞直到异步计算终止 - 这是永远的，因为这似乎会导致死锁。

这在 Windows 上起作用的原因可能是因为您使用的是标准库的不兼容实现（例如 VS2013 附带的 Microsoft 实现），其中 future 的析构函数不加入异步计算 - MS 有意这样做，遵循 this (rejected) proposal by Herb Sutter.

中说明的基本原理

如果您正在寻找一种即发即弃的方法，请考虑 this alternative implementation of std::async(), which does not cause the returned future to block on destruction (courtesy of bamboon):

template<class Function, class... Args>
std::future<typename std::result_of<Function(Args...)>::type> async( 
    Function&& f, 
    Args&&... args) 
{
    using R = typename std::result_of<Function(Args...)>::type;
    auto bound_task = std::bind(std::forward<Function>(f), std::forward<Args>(args)...);
    auto task = std::packaged_task<R()>{std::move(bound_task)};
    auto ret = task.get_future();
    auto t = std::thread{std::move(task)};
    t.detach();
    return ret;   
}

作为旁注，请明确避免 locking/unlocking 互斥锁。相反，使用 RAII 包装器，如 std::lock_guard 或（如有必要）std::unique_lock 以确保即使抛出异常或早期 return:

// The mutex will be unlocked automatically when the function returns.
std::lock_guard<std::mutex> lock{_preprocessingMutex};

if (!_preprocessingUpToDate) {
    _preprocessingUpToDate = true;
    async(std::launch::async, &BorderExtractor::preprocessImage, this, _cachedSettings);
    // No need to call unlock() on the mutex!
} else {
    _preprocessingUpToDate = true;
    _preprocessingActive = false;
    // No need to call unlock() on the mutex!
}

C++：std::async 和 std::mutex 在 Linux 上导致死锁但在 Windows 上运行？

C++: std::async and std::mutex leads to deadlock on Linux but runs on Windows?

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