c - 使用 Semaphor、Mutex 和 PThread 进行多线程
问题描述
我和一个朋友目前正在为大学研究 c 语言的基本多线程示例。我们应该使用多线程缓冲区来解决生产者/消费者问题。我们有一个使用互斥量和条件变量的工作版本,但是尝试使用信号量和互斥量来解决这个问题遇到了三个主要问题。
问题 1:如果我们先启动消费者,他有时会随机使用无效字符并崩溃。
问题2:如果我们先启动producer,他有时直到consumer启动才产生任何chars,这就导致了问题1。
问题 3:我们的生产者不会填满整个缓冲区,每次插入缓冲区后消费者都在消费,无论有多少生产者。
根据我们给定的伪代码示例,至少问题 2&3 不应该存在。我真的很感谢任何答案,因为我目前无法找到错误。
消费者:
void *consumer_sem(void *args) {
printf("cons started\n");
char c;
while (cons_running) {
sem_wait(occupied);
pthread_mutex_lock(&mutex);
c = consume();
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sem_post(free);
printf("consumer consumed %c\n\n", c);
sleep(2);
}
}
制片人:
void *producer1_sem(void *args) {
printf("prod1 started\n");
char c;
int index=0;
while (prod1_running) {
c = lowercase[index];
index=next(index);
sem_wait(free);
pthread_mutex_lock(&mutex);
add(c);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sem_post(occupied);
printf("producer1 produced something!\n");
printf("%d elements in buffer\n\n",getElemsInBuffer());
sleep(3);
}
}
主要的:
sem_t *occupied, *free;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int main(void) {
occupied=sem_open("/occupied", O_CREAT, 0644, 0);
free=sem_open("/free", O_CREAT, 0644, BUFFER_SIZE);
//some unrelated code called
pthread_create(&thread_ids[0], NULL, producer1_sem, NULL);
pthread_create(&thread_ids[1], NULL, producer2_sem, NULL);
pthread_create(&thread_ids[2], NULL, consumer_cond, NULL);
}
解决方案
函数sem_open创建全局(命名)信号量,它存在直到sem_unlink()
被调用。
当您第二次(以及进一步)运行程序时,sem_open
重用已经存在的 semaphore,并且它的值不会被重置。您可以轻松检测到:
// With O_EXCL opening already existed semaphore will fail.
occupied=sem_open("/occupied", O_CREAT | O_EXCL, 0644, 0);
if(occupied == SEM_FAILED) {
perror("Failed to create new semaphore");
exit(1);
}
实际上,当信号量仅由单个进程(但许多线程)使用时,使用以下命令对其进行初始化就足够了sem_init
:
sem_t occupied;
//...
int main()
{
sem_init(&occupied, 0 /* do not share between processes*/, 0 /* initial value*/);
//...
}
或者,您可以在尝试创建新信号量之前销毁旧信号量:
// Destroy the semaphore if it exists.
sem_unlink("/occupied");
// Create the semaphore again.
occupied = sem_open("/occupied", O_CREAT | O_EXCL, 0644, 0);