Design patterns for error handling in C++ programs using parallel algorithms and executors

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档讨论了在C++程序中使用并行算法和执行器进行错误处理的挑战。C++的并行算法和异步任务使得错误处理变得复杂，因此可以借鉴MPI（Message Passing Interface）的设计模式来应对这些挑战。文档提到将异常转换为值以减少错误信息的丢失，避免因同步导致的死锁，并利用旁带通信进行错误报告。此外，文档还探讨了C++17并行算法、C++11异步任务以及P0443执行器和P1897异步算法在处理未捕获异常时的行为。通过这些设计模式和机制，可以更有效地处理并行程序中的错误和异常。

AI总结

### 文档总结

本文主要探讨了在C++程序中使用并行算法和执行器进行错误处理时的挑战，并提出了一些设计模式来解决这些问题。

#### 核心观点：
1. **并行性使错误处理更复杂**
- C++的并行算法（如C++17的`parallel`算法）和异步任务（如C++11的`async`）在处理异常时存在困难。
- 并行性放松了执行顺序，导致错误处理需要额外的通信和同步机制。

2. **从MPI中学到的设计模式**
- 将异常转换为值，减少对异常信息的依赖。
- 利用旁带通信（out-of-band communication）避免死锁。
- 避免因同步导致的死锁问题。

3. **C++标准的挑战**
- C++17的并行算法中，循环体内抛出异常会导致终止。
- 异步任务中未捕获的异常会被传递到等待结果的操作中。
- P0443执行器和P1897异步算法为处理祖先任务的未捕获异常提供了专门的路径。

4. **MPI的不足与启发**
- MPI在错误处理上较为薄弱，相比早期的PVM，更注重性能而非错误处理。
- MPI的`MPI_Abort`是终止所有进程的最佳努力，但未捕获的异常可能导致死锁。
- 可以通过设置终止处理程序（`terminate_handler`）来调用`MPI_Abort`。

5. **并行性与错误处理的权衡**
- 并行性通过放松执行顺序提高了性能，但也增加了错误处理的复杂性。
- 错误处理需要通信或同步，以避免死锁或数据丢失。

#### 关键结论：
- 并行算法和异步任务的错误处理需要特殊的设计模式和机制。
- 利用旁带通信和适当的异常处理机制可以避免死锁。
- C++标准在处理异常时仍有改进空间，需结合上下文进行优化。

总结而言，本文强调了并行性对错误处理的挑战，并提供了一些基于MPI的经验和设计模式来应对这些问题。