如何检测我的程序是否进入自死锁？答案

【问题标题】：How to detect if my program enters a self-deadlock?如何检测我的程序是否进入自死锁？
【发布时间】：2020-07-24 19:47:58
【问题描述】：

我有多线程程序，它只有 1 个互斥锁。我想让程序在它已经拥有锁的情况下尝试获取锁时终止。

我的实际程序相当复杂。当然，我们会尽量避免编程级别的死锁。但万一我们错过了一个边缘情况，我们宁愿它立即失败而不是死锁。

请参阅下面的最小示例。

std::mutex lock;

void f1() {
    std::lock_guard<mutex> guard1(lock);
    // some code ...
}

void f2() {
    std::lock_guard<mutex> guard2(lock);  
    f1(); // Will deadlock here! How can I make it terminate instead of deadlock?
}

【问题讨论】：

在这种情况下你是怎么结束的？重新考虑程序逻辑可能会更好，这样它就不会发生。等一等。这只是一个简化的例子。没关系。忽略那个咆哮的老傻瓜。
学究但......您断言同一线程多次锁定std::mutex "Will deadlock..." 是不正确的。严格来说，这是未定义的行为。
@G.M. “严格来说这是未定义的行为” - 除非使用递归互斥锁，否则它是明确定义的。
@RemyLebeau 是的，但显示的代码使用了std::mutex lock;。

标签： c++ mutex deadlock

【解决方案1】：

std::mutex 没有提供任何机制来完成你所描述的。

您应该注意避免死锁，而不是检测死锁。 Careful programming, including appropriate choice of mutex role and scope, can help.重构也会有所帮助。例如，您可以将示例代码更改为

std::mutex lock;

static void f1_impl() {
    // some code ...
}

void f1() {
    std::lock_guard<mutex> guard1(lock);
    f1_impl();
}

void f2() {
    std::lock_guard<mutex> guard2(lock);  
    f1_impl();
}

但是，如果这不能让您一直到达您想要的位置，那么您可能需要考虑使用std::recursive_mutex 而不是std::mutex。这通过允许已经持有互斥锁的线程再次锁定它来解决问题。

【讨论】：

"您可以通过使用 std::mutex::try_lock() 而不是 std::mutex::lock() 来避免死锁 - try_lock() 在被调用时具有未定义的行为已被调用线程锁定的互斥锁，就像 OP 的示例中的情况一样。
删除了有问题的 cmets，@RemyLebeau。无论如何，答案并不需要它们。
我的实际用例是：我们的程序当前使用std::recursive_lock，我们必须非常小心使其可重新输入。我们重构了一些代码，我们认为不再需要std::recursive_lock。我们想用std::mutex 替换它，但如果它自死锁，我们希望它立即失败。
正如我已经说过的，@YixingLiu，std::mutex 不具备这种可能性。但是，您也许可以为完成所需工作的系统互斥原语编写自定义包装器。例如，可以配置 pthread 互斥锁，以便同一线程尝试重新锁定它们会导致错误而不是死锁。您的包装器会检测到这一点并做出适当的响应——例如，通过抛出异常，甚至通过终止程序。但这依赖于关于 C++ 实现的各种假设。
谢谢@JohnBollinger 了解std::mutex 的能力也很有帮助。