C++Boost库：任务处理、异常存储与字符串操作

### C++ Boost库：任务处理、异常存储与字符串操作 在C++编程中，Boost库为我们提供了强大而丰富的功能，帮助我们更高效地处理各种复杂任务。本文将深入探讨Boost库在任务处理、异常存储以及字符串操作等方面的应用。 #### 任务处理与异常存储 在某些程序中，会执行大量不同的工作。有一种方法在这种情况下更为有效，因为没有线程在屏障处等待，当一个线程计算并发送数据时，空闲线程可以去做其他工作。此示例中使用的所有工具在C++11中都可用，不过需要将`tasks_processor`中的`io_service`替换为多线程章节中的`work_queue`。 ##### 存储异常并将其转换为任务 处理异常并非总是简单的事情，可能会花费大量时间。例如，当需要对异常进行序列化并通过网络发送时，这可能需要数毫秒和数千行代码。而且，在捕获异常之后，并不总是处理它的最佳时机和地点。那么，我们能否存储异常并延迟处理呢？ 在开始之前，需要了解`boost::asio::io_service`和`Boost.Bind`。 下面是具体的实现步骤： 1. **异常处理函数**： ```cpp #include <boost/exception_ptr.hpp> #include <boost/lexical_cast.hpp> void func_test2(); // 前向声明 void process_exception(const boost::exception_ptr& exc) { try { boost::rethrow_exception(exc); } catch (const boost::bad_lexical_cast& /*e*/) { std::cout << "Lexical cast exception detected\n" << std::endl; // 推送另一个任务执行 tasks_processor::get().push_task(&func_test2); } catch (...) { std::cout << "Can not handle such exceptions:\n" << boost::current_exception_diagnostic_information() << std::endl; // 停止 tasks_processor::get().stop(); } } ``` 2. **演示异常工作的函数**： ```cpp void func_test1() { try { boost::lexical_cast<int>("oops!"); } catch (...) { tasks_processor::get().push_task(boost::bind( &process_exception, boost::current_exception() )); } } #include <stdexcept> void func_test2() { try { // 这里可以有一些代码 BOOST_THROW_EXCEPTION(std::logic_error( "Some fatal logic error" )); // 这里可以有一些代码 } catch (...) { tasks_processor::get().push_task(boost::bind( &process_exception, boost::current_exception() )); } } ``` 3. **运行示例**： ```cpp tasks_processor::get().push_task(&func_test1); tasks_processor::get().start(); ``` 运行上述代码，会得到如下输出： ```plaintext Lexical cast exception detected Can not handle such exceptions: ../../../BoostBook/Chapter6/exception_ptr/main.cpp(109): Throw in function void func_test2() Dynamic exception type: boost::exception_detail::clone_ impl<boost::exception_detail::error_info_injector<std::logic_ error> > std::exception::what: Some fatal logic error ``` 其工作原理如下： - `Boost.Exception`库提供了存储和重新抛出异常的能力。`boost::current_exception()`方法必须在`catch()`块内调用，它会返回一个`boost::exception_ptr`类型的对象。在`func_test1()`中，会抛出`boost::bad_lexical_cast`异常，该异常由`boost::current_exception()`返回，然后会根据这个异常和`process_exception`函数的指针创建一个任务（一个函数对象）。 - `process_exception`函数会重新抛出异常，因为从`boost::exception_ptr`恢复异常类型的唯一方法是使用`boost::rethrow_exception(exc)`重新抛出它，然后通过指定异常类型来捕获它。 - 在`func_test2`中，使用`BOOST_THROW_EXCEPTION`宏抛出`std::logic_error`异常。这个宏会做很多有用的工作，它会检查异常是否派生自`std::exception`，并为异常添加源文件名、函数名和抛出异常的代码行号等信息。因此，当异常被重新抛出并被`catch(...)`捕获时，使用`boost::current_exception_diagnostic_information()`可以输出更多关于异常的信息。 此外，`exception_ptr`通常用于在线程之间传递异常。例如： ```cpp void run_throw(boost::exception_ptr& ptr) { try { // 这里可以有很多代码 } catch (...) { ptr = boost::current_exception(); } } int main () { boost::exception_ptr ptr; // 并行执行一些工作 boost::thread t(boost::bind( &run_throw, boost::ref(ptr) )); // 这里可以有一些代码 // … t.join(); // 检查异常 if (ptr) { // 线程中发生了异常 boost::rethrow_exception(ptr); } } ``` 需要注意的是，`boost::exception_ptr`类可能会多次通过堆分配内存，使用原子操作，并且通过重新抛出和捕获异常来实现一些操作。因此，除非确实需要，否则尽量不要使用它。C++11采用了`boost::current_exception`、`boost::rethrow_exception`和`boost::exception_ptr`，可以在`<exception>`头文件的`std::`命名空间中找到它们。不过，`BOOST_THROW_EXCEPTION`和`boost::current_exception_diagnostic_information()`方法不在C++11中，需要自己实现（或者直接使用Boost版本）。 ##### 将系统信号作为任务获取和处理 在编写一些服务器应用程序（尤其是针对Linux操作系统）时，捕获和处理信号是必要的。通常，所有的信号处理程序在服务器启动时设置，并且在应用程序执行期间不会改变。我们的目标是让`tasks_processor`类能够处理信号。 在开始之前，需要本章第一个示例的代码，并且需要对`Boost.Bind`和`Boost.Function`有很好的了解。 具体的实现步骤如下： 1. **包含必要的头文件**： ```cpp #include <boost/asio/signal_set.hpp> #include <boost/function.hpp> ``` 2. **在`tasks_processor`类中添加信号处理成员**： ```cpp private: boost::asio::signal_set signals_; boost::function<void(int)> users_signal_handler_; ``` 3. **信号捕获时调用的函数**： ```cpp // private void handle_signals( const boost::system::error_code& error, int signal_number) { if (error) { std::cerr << "Error in signal handling: " << error << '\n'; } else { // 如果在没有等待处理程序时发生信号，信号通知会排队，因此在运行用户信号处理程序时不会错过 detail::make_task_wrapped(boost::bind( boost::ref(users_signal_handler_), signal_number ))(); // 创建并运行任务包装器 } signals_.async_wait(boost::bind( &tasks_processor::handle_signals, this, _1, _2 )); } ``` 4. **在`tasks_processor`构造函数中初始化`signals_`成员**： ```cpp tasks_processor() : ios_() , work_(ios_) , signals_(ios_) {} ``` 5. **注册信号处理程序的函数**： ```cpp // 此函数不是线程安全的！ // 必须在所有'start()'调用之前调用 // 该函数只能调用一次 template <class Func> void register_signals_handler( const Func& f, const std::vector<int>& signals_to_wait) { // 确保这是第一次调用 assert(!users_signal_handler_); ```