VC++ 2010：奇怪的关键部分错误答案

【问题标题】：VC++ 2010: Weird Critical Section errorVC++ 2010：奇怪的关键部分错误
【发布时间】：2011-08-19 15:18:58
【问题描述】：

我的程序在一个我可以重现的小场景中随机崩溃，但它发生在来自 ntdll.dll 的 mlock.c（这是一个 VC++ 运行时文件）中，我看不到堆栈跟踪。不过，我确实知道它发生在我的一个线程函数中。

这是程序崩溃的mlock.c代码：

void __cdecl _unlock (
        int locknum
        )
{
        /*
         * leave the critical section.
         */
        LeaveCriticalSection( _locktable[locknum].lock );
}

错误是“指定的句柄无效”。如果我查看 locknum，它是一个大于 _locktable 大小的数字，所以这是有道理的。

这似乎与关键部分的使用有关。我确实在我的线程中使用了 CRITICAL_SECTIONS，通过 CCriticalSection 包装类及其关联的 RAII 保护 CGuard。两个here 的定义以避免更加混乱。

这是崩溃的线程函数：

unsigned int __stdcall CPlayBack::timerThread( void * pParams ) {
#ifdef _DEBUG
    DRA::CommonCpp::SetThreadName( -1, "CPlayBack::timerThread" );
#endif
    CPlayBack * pThis = static_cast<CPlayBack*>( pParams );
    bool bContinue = true;
    while( bContinue ) {
        float m_fActualFrameRate = pThis->m_fFrameRate * pThis->m_fFrameRateMultiplier;
        if( m_fActualFrameRate != 0 && pThis->m_bIsPlaying ) {
            bContinue = ( ::WaitForSingleObject( pThis->m_hEndThreadEvent, static_cast<DWORD>( 1000.0f / m_fActualFrameRate ) ) == WAIT_TIMEOUT );
            CImage img;
            if( pThis->m_bIsPlaying && pThis->nextFrame( img ) )
                pThis->sendImage( img );
        }
        else
            bContinue = ( ::WaitForSingleObject( pThis->m_hEndThreadEvent, 10 ) == WAIT_TIMEOUT );
    }
    ::GetErrorLoggerInstance()->Log( LOG_TYPE_NOTE, "CPlayBack", "timerThread", "Exiting thread" );
    return 0;
}

CCriticalSection 是从哪里来的？每个CImage 对象都包含一个CCriticalSection 对象，它通过CGuard RAII 锁使用它。此外，每个CImage 都包含一个实现引用计数的CSharedMemory 对象。为此，它还包含两个CCriticalSection，一个用于数据，一个用于引用计数器。这些交互的一个很好的例子最好在析构函数中看到：

CImage::~CImage() {
    CGuard guard(m_csData);
    if( m_pSharedMemory != NULL ) {
        m_pSharedMemory->decrementUse();
        if( !m_pSharedMemory->isBeingUsed() ){
            delete m_pSharedMemory;
            m_pSharedMemory = NULL;
        }
    }
    m_cProperties.ClearMin();
    m_cProperties.ClearMax();
    m_cProperties.ClearMode();
}

CSharedMemory::~CSharedMemory() {
    CGuard guardUse( m_cs );
    if( m_pData && m_bCanDelete ){
        delete []m_pData;
    }
    m_use = 0;
    m_pData = NULL;
}

有人遇到过这种错误吗？有什么建议吗？

编辑：我看到了一些调用堆栈：调用来自 ~CSharedMemory。所以那里一定有一些竞争条件

编辑：更多CSharedMemory代码here

【问题讨论】：

这两个类本身看起来不错。你能展示一些与你如何使用它们有关的代码吗？您确定在使用之前正确调用了构造函数（构造函数上没有线程争用吗？）。它们是否被动态分配（出于某种原因）？
您的课程与 CRT 代码没有任何关系，它使用的是 Windows。调试线程竞争和堆损坏从来都不是一件有趣的事情，祝你好运。
@Chad：我编辑了我的问题。我发布了在崩溃的线程中使用 CCriticalSections 的方式
我在看到您的编辑之前发布了我的回复。
关于您的编辑，我想到了一点。关键部分和一般同步用于保护数据，而不是代码。您的 m_csAccessUse 对象对我来说似乎是多余的。

标签： c++ windows multithreading visual-c++ critical-section

【解决方案1】：

“指定的无效句柄”返回代码清楚地描绘了您的临界区对象已被释放；当然，假设它一开始就被正确分配了。

您的 RAII 课程似乎是罪魁祸首。如果你退后一步想一想，你的 RAII 类违反了Sepration Of Concerns 原则，因为它有两个工作：

它为 CRITICAL_SECTION 提供分配/销毁语义
它为 CRITICAL_SECTION 提供获取/释放语义

我见过的大多数 CS 包装器的实现都以同样的方式违反了 SoC 原则，但这可能是有问题的。特别是当您必须开始传递类的实例以获取获取/释放功能时。考虑一个简单的伪代码示例：

void WorkerThreadProc(CCriticalSection cs)
{
  cs.Enter();
  // MAGIC HAPPENS
  cs.Leave();
}

int main()
{
  CCriticalSection my_cs;
  std::vector<NeatStuff> stuff_used_by_multiple_threads;

  // Create 3 threads, passing the entry point "WorkerThreadProc"
  for( int i = 0; i < 3; ++i )
    CreateThread(... &WorkerThreadProc, my_cs);

  // Join the 3 threads...
  wait(); 
}

这里的问题是CCriticalSection是按值传递的，所以析构函数被调用了4次。每次调用析构函数时，都会释放 CRITICAL_SECTION。第一次运行良好，但现在它消失了。

您可以通过将引用或指针传递给关键部分类来解决这个问题，但随后您会因所有权问题而混淆语义水域。如果“拥有”暴击秒的线程在其他线程之前死掉怎么办？您可以使用shared_ptr，但现在没有人真正“拥有”关键部分，并且您已经放弃了对区域的一点控制，以便在另一个区域获得一点收益。

这个问题的真正“解决方案”是分离关注点。有一个用于分配和释放的类：

class CCriticalSection : public CRITICAL_SECTION
{
public:
  CCriticalSection(){ InitializeCriticalSection(this); }
  ~CCriticalSection() { DestroyCriticalSection(this); }
};

...和另一个处理锁定和解锁...

class CSLock
{
public:
  CSLock(CRITICAL_SECTION& cs) : cs_(cs) { EnterCriticalSection(&cs_); }
  ~CSLock() { LeaveCriticalSection(&cs_); }
private: 
  CRITICAL_SECTION& cs_;
};

现在您可以传递原始指针或对单个 CCriticalSection 对象（可能是 const）的引用，并让工作线程在其上实例化自己的 CSLock。 CSLock 由创建它的线程拥有，这是应该的，但 CCriticalSection 的所有权显然由某个控制线程保留；也是一件好事。

【讨论】：

我看不出这与我之前所做的有什么不同，除了它使用继承而不是组合并在等效于我的 CGuard 类中调用 EnterCriticalSection 和 LeaveCriticalSection。我这样做有什么好处？
你把你的问题改成了现在我们不知道 CCriticalSection 是什么样子，CGuard 是什么，或者两者之间的关系。你说“每个 CImage 对象都包含一个 CCriticalSection 对象，它通过 CGuard RAII 锁使用它”，但除非我们看到它们是如何声明和实现的，否则我们并不真正知道这意味着什么。
抱歉，我删除了该代码，因为有人告诉我我的课程还可以，以避免使问题变得混乱。我在 Ideone.com 上发布了它，请参阅我更新的问题中的链接

【解决方案2】：

确保关键部分对象不在 #pragma 包装 1（或任何非默认包装）中。
确保没有其他线程（或同一个线程）正在破坏 CS 对象。运行一些静态分析工具来检查任何缓冲区溢出问题。
如果您有运行时分析工具，请运行它来查找问题。

【讨论】：

【解决方案3】：

我决定坚持 KISS 原则，~~摇滚乐~~ 简化事情。我想我会用std::tr1::shared_ptr<BYTE> 和CCriticalSection 替换CSharedMemoryClass，以保护它免受并发访问。两者现在都是CImage 的成员，现在更好地分离问题，恕我直言。

这解决了奇怪的关键部分，但现在看来我有一个由 std::tr1::shared_ptr 引起的内存泄漏，你可能很快就会看到我发布它......它永远不会结束！

【讨论】：