面试题：C语言多线程异常处理与资源管理

设计架构方面

资源管理模块：
- 设计一个独立的资源管理模块，负责所有共享资源的分配与释放。每个线程在使用共享资源前，通过该模块获取资源，使用完毕后，再通过该模块释放资源。这样当某个线程异常时，资源管理模块可以统一处理资源的释放。
- 资源管理模块可以采用类似池化的机制，预先分配一定数量的共享资源，线程需要时从池中获取，使用完归还到池中，便于集中管理。
异常处理机制：
- 为每个线程设置异常处理函数。在异常处理函数中，将线程异常的信息传递给资源管理模块，资源管理模块根据这些信息来释放该线程持有的共享资源。
- 可以使用信号处理机制，例如对于段错误（SIGSEGV）、除零错误（SIGFPE）等信号，注册相应的信号处理函数，在函数中进行资源释放相关操作。
线程安全设计：
- 使用互斥锁（pthread_mutex_t）、读写锁（pthread_rwlock_t）等同步机制来保护共享资源，确保在同一时间只有一个线程可以访问共享资源，避免多个线程同时操作共享资源导致的数据不一致或其他错误。同时，在资源释放过程中也需要使用这些同步机制，保证释放操作的原子性和线程安全性。

代码实现方面

资源管理模块实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

// 假设共享资源是一个简单的整数数组
#define RESOURCE_SIZE 10
int shared_resource[RESOURCE_SIZE];
pthread_mutex_t resource_mutex;

// 初始化资源管理模块
void init_resource_manager() {
    pthread_mutex_init(&resource_mutex, NULL);
    // 初始化共享资源数组
    for (int i = 0; i < RESOURCE_SIZE; i++) {
        shared_resource[i] = i;
    }
}

// 获取共享资源
int* get_shared_resource() {
    pthread_mutex_lock(&resource_mutex);
    return shared_resource;
}

// 释放共享资源
void release_shared_resource() {
    pthread_mutex_unlock(&resource_mutex);
}

// 销毁资源管理模块
void destroy_resource_manager() {
    pthread_mutex_destroy(&resource_mutex);
}

线程异常处理实现：

#include <signal.h>
#include <ucontext.h>
#include <pthread.h>

// 线程异常处理函数
void signal_handler(int signum, siginfo_t *info, void *context) {
    // 获取当前线程ID
    pthread_t current_thread = pthread_self();
    // 这里可以添加日志记录，记录异常线程ID和异常信号
    printf("Thread %lu got signal %d\n", (unsigned long)current_thread, signum);
    // 调用资源管理模块释放资源
    release_shared_resource();
}

// 线程函数示例
void* thread_function(void* arg) {
    // 注册信号处理函数
    struct sigaction sa;
    sa.sa_sigaction = signal_handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL);
    sigaction(SIGFPE, &sa, NULL);

    int* resource = get_shared_resource();
    // 模拟异常操作，例如除零错误
    int result = 1 / 0; 
    release_shared_resource();
    return NULL;
}

int main() {
    init_resource_manager();
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL);
    pthread_join(thread, NULL);
    destroy_resource_manager();
    return 0;
}

上述代码实现了一个简单的资源管理模块，并在每个线程中注册了异常处理函数。当线程发生段错误或除零错误等异常时，会调用信号处理函数，在函数中释放该线程持有的共享资源。同时，通过互斥锁保证了共享资源访问的线程安全性。

星途面试题库

面试题：C语言多线程异常处理与资源管理

知识考点

面试题答案

设计架构方面

代码实现方面