使用std::mutex而不是boost::mutex时出现未处理的异常

Question

我试图在代码中摆脱一些 boost 依赖，而是使用新的 C++11 特性（Visual Studio 2013）。

在我的一个组件中，我使用 boost::mutex 和 boost::lock_guard<boost::mutex>，一切正常。但是当我改用 std::mutex 和 std::lock_guard<std::mutex> 时，当从 main() 返回时发生以下错误：

Unhandled exception at 0x7721E3BE (ntdll.dll) in GrabberTester.exe: 0xC0000005: Access violation reading location 0xA6A6B491.

实际项目非常复杂，因此很难提供完整的工作代码示例以重现此问题。 在我的实际项目中，互斥量在运行时加载的共享库中使用（但应该在我从 main() 返回时卸载）。

我的问题是：

• boost::mutex 和 std::mutex 是否被设计为绝对相同的行为？
• 如果不是，则有什么区别？ 当使用 std::mutex 而不是 boost::mutex 时，需要注意什么？
• 在共享库中，我正在使用 boost::thread 框架创建线程。 std::mutex 只能与 std::thread 一起使用，并且与 boost::thread 不兼容吗？

编辑：

我还注意到一件事：当我卸载动态加载的共享库时，这需要一些时间。（DLL 访问硬件，需要一些时间才能干净地关闭所有内容）。 但是当我切换到 std::mutex 时，似乎 DLL 几乎可以立即卸载，但程序在从 main() 返回时崩溃。 我有这样的印象，即 std::mutex 的问题特别出现在 DLL 的上下文中。

编辑 2：

应用程序和 DLL 都使用 v120 工具集以 Debug 配置进行全新构建，并静态链接了运行时库（/MTd）。

编辑 3：

下面是调用堆栈。异常似乎来自驱动程序的某个地方。只是偶然发现它与我使用的互斥量实现相关。

ntdll.dll!7721e3be()
[Frames below may be incorrect and/or missing, no symbols loaded for ntdll.dll]
ntdll.dll!7721e023()
kernel32.dll!76b014ad()
msvcr100.dll!71b0016a()
PS1080.dll!oniDriverDestroy() Line 29
OpenNI2.dll!oni::implementation::DeviceDriver::~DeviceDriver() Line 95
OpenNI2.dll!oni::implementation::Context::shutdown() Line 324
OpenNi2Grabber.dll!openni::OpenNI::shutdown() Line 2108
OpenNi2Grabber.dll!GrabberSingletonImpl::~GrabberSingletonImpl() Line 46
OpenNi2Grabber.dll!`GrabberSingletonImpl::getInstance'::`2'::`dynamic atexit destructor for 'inst''()
OpenNi2Grabber.dll!doexit(int code, int quick, int retcaller) Line 628
OpenNi2Grabber.dll!_cexit() Line 448
OpenNi2Grabber.dll!_CRT_INIT(void * hDllHandle, unsigned long dwReason, void * lpreserved) Line 169
OpenNi2Grabber.dll!__DllMainCRTStartup(void * hDllHandle, unsigned long dwReason, void * lpreserved) Line 399
OpenNi2Grabber.dll!_DllMainCRTStartup(void * hDllHandle, unsigned long dwReason, void * lpreserved) Line 340
ntdll.dll!7722b990()
ntdll.dll!77249bad()
ntdll.dll!77249a4f()
kernel32.dll!76b079ed()
GrabberTester.exe!__crtExitProcess(int status) Line 776
GrabberTester.exe!doexit(int code, int quick, int retcaller) Line 678
GrabberTester.exe!exit(int code) Line 417
GrabberTester.exe!__tmainCRTStartup() Line 264
GrabberTester.exe!mainCRTStartup() Line 165
kernel32.dll!76b0338a()
ntdll.dll!7722bf32()
ntdll.dll!7722bf05()

编辑 4：

可能这是OpenNI2 SDK的一个bug，只有在这些非常特定的情况下才能观察到。所以我将openni标签添加到了这个问题中。但问题仍然存在：为什么它可以使用boost::mutex而不是std::mutex？

- Robert Hegner

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据我所知，STL和Boost实现之间没有显著的区别。我见过mutex出现这种情况的唯一原因是一个线程锁定了，而另一个线程试图解锁。我会确保在所有可能的情况下都使用lock_guards，并调查所有其他使用情况，以获取大量同步调试输出。 - ChrisWard1000

我知道一些VS2013实现的标准线程设施在各个方面都存在漏洞。不确定mutex是否包含在其中。 - T.C.

你有没有可能在混合不同的运行时版本？ - Mario

还是没有进行完整的重建吗？（即，某些目标文件、DLL文件以及其他文件仍在使用旧代码） - Mat

请至少发布崩溃的堆栈跟踪。 - wilx

Answer 1

最可能的问题是静态初始化地狱，我最近经历了几乎相同的情况。这里是正在发生的事情：

1. 你有一个静态互斥锁（可以是静态类的成员）。 2. doexit()代码开始清理你的静态内容。 3. 互斥锁在doexit()中的某个位置被销毁。 4. 某些东西在互斥锁被销毁后使用它，通常是在析构函数中。

问题在于你不知道静态对象的销毁顺序。所以如果你有：

static std::mutex staticMutex;

void someFunction()
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(staticMutex);
    doSomethingAwesome();
}

....

StaticObjA::~StaticObjA()
{
    someFunction();
}

当调用~StaticObjA()时，您的静态互斥量可能已经被删除/销毁/填充了无效值(deadbeef)。当对象在不同的编译单元（即在不同的文件中定义）中定义时，问题会更加严重。

我的解决建议是尽量减少对静态对象的依赖，您可以尝试使用一个静态对象来处理所有其他对象的构建/销毁，以便您可以控制事件的顺序。或者干脆不使用静态对象。

- Chris Desjardins

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问题在于当对象在不同的编译单元中定义时，问题会变得更加严重。在单个翻译单元内，初始化顺序是明确定义的。此外，std::mutex 的构造函数是constexpr的，因此全局的std::mutex应该在任何需要动态初始化的全局对象之前进行初始化，因此应该在这些对象之后被销毁。我认为Microsoft的实现没有使用constexpr，因此不符合该要求。 - Jonathan Wakely

Answer 2

当我的代码试图两次锁定同一个互斥锁时，我遇到了类似的问题：一个函数获取了锁，然后调用另一个尝试在相同的全局/静态互斥锁上获取锁的函数。

mutex queueMutex;

void f1()
{
    lock_guard<mutex> guard(queueMutex);
    f2();
}

void f2()
{
    lock_guard<mutex> guard(queueMutex); //unhandled exception!
}

- Constantin Galbenu

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我认为这只是糟糕的设计，而不是 std::mutex 的问题。 - AndyG

我同意你的看法，@AndyG。 - Constantin Galbenu

在这种情况下使用递归互斥锁。 - Marek Waszkiewicz

Answer 3

不要使用微软的std::mutex（或recursive_mutex，...）！！！ 我也遇到了类似的问题。我正在使用VS2012。

如果您在dll中使用std::mutex，那么您不能卸载此dll。因为你会得到一个未定义的行为。（在我的情况下是0xC0000005：访问位置出错....） 或者您无法卸载dll。（可能“runtime”增加了加载计数器。Double FreeLibrary（）卸载了dll）

- Alexander Drichel

Answer 4

我遇到了同样的问题，解决方法是...进行完整的手动清理和重建！确保删除所有.obj、.dll、.lib文件。

- norisknofun

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你很幸运，但这并没有帮到我。 - Michel de Ruiter