面试题：C语言多线程异常处理的性能优化与可扩展性

设计思路

集中式异常处理：设立一个全局的异常处理中心，每个线程将捕获到的异常发送到该中心进行统一处理。这样可以统一管理异常，避免每个线程各自为政的复杂处理逻辑。
异步处理：使用异步机制，使得异常处理不会阻塞正常的线程执行。当线程捕获到异常时，将异常信息放入队列，由专门的异常处理线程从队列中取出异常进行处理。
分层处理：对于不同类型的异常，可以根据严重程度或处理方式进行分层。例如，一些轻微的异常可以在本地线程进行简单处理，而严重的异常则发送到全局异常处理中心。

关键数据结构

异常结构体：

typedef struct {
    int thread_id;  // 发生异常的线程ID
    int type;       // 异常类型
    char message[256]; // 异常描述信息
    // 其他可能需要的信息，如异常发生的时间戳等
} Exception;

异常队列：使用链表或环形队列来存储捕获到的异常。以环形队列为例：

typedef struct {
    Exception data[QUEUE_SIZE];
    int head;
    int tail;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
} ExceptionQueue;

异常处理函数表：一个存储不同异常类型对应处理函数的数组或哈希表。

typedef void (*ExceptionHandler)(Exception*);
ExceptionHandler handler_table[MAX_EXCEPTION_TYPES];

算法

异常捕获：在每个线程的关键代码段使用try - catch类似的机制（在C语言中可通过setjmp和longjmp模拟）捕获异常。当捕获到异常时，填充异常结构体并将其放入异常队列。

// 假设在某个线程函数中
void* thread_function(void* arg) {
    Exception e;
    e.thread_id = pthread_self();
    e.type = SOME_EXCEPTION_TYPE;
    snprintf(e.message, sizeof(e.message), "Exception occurred in thread");
    ExceptionQueue* queue = (ExceptionQueue*)arg;
    pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
    queue->data[queue->tail] = e;
    queue->tail = (queue->tail + 1) % QUEUE_SIZE;
    pthread_cond_signal(&queue->cond);
    pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
    return NULL;
}

异常处理：异常处理线程不断从异常队列中取出异常，并根据异常类型调用相应的处理函数。

void* exception_handler_thread(void* arg) {
    ExceptionQueue* queue = (ExceptionQueue*)arg;
    while (1) {
        Exception e;
        pthread_mutex_lock(&queue->mutex);
        while (queue->head == queue->tail) {
            pthread_cond_wait(&queue->cond, &queue->mutex);
        }
        e = queue->data[queue->head];
        queue->head = (queue->head + 1) % QUEUE_SIZE;
        pthread_mutex_unlock(&queue->mutex);
        if (e.type < MAX_EXCEPTION_TYPES && handler_table[e.type]) {
            handler_table[e.type](&e);
        }
    }
    return NULL;
}

扩展性：
- 增加线程数量：由于采用集中式处理和异步队列机制，新增加的线程只需按照相同的方式将异常放入队列，异常处理中心的处理逻辑无需修改。
- 修改异常处理逻辑：只需修改异常处理函数表中相应异常类型的处理函数，其他部分的代码无需改动，从而保证了良好的可扩展性。

面试题：C语言多线程异常处理的性能优化与可扩展性

知识考点

面试题答案

设计思路

关键数据结构

算法