信号量似乎无法在多线程中正常工作

Question

我尝试用C编写多线程示例。这是两个线程中来自用户的获取数和总和数。

线程从前到后和从后到前彼此直接分开。

我正在使用信号量来管理全局变量，但是输出显示信号量无法正常工作。

怎么了？

代码输出：

Array size? :10
Array of contents? :4 2 8 1 5 3 7 9 6 10
Thread_1 > read 4, sum is = 4 
Thread_1 > read 2, sum is = 6 
Thread_1 > read 8, sum is = 14 
Thread_1 > read 1, sum is = 15 
Thread_1 > read 5, sum is = 20 
Thread_1 > read 3, sum is = 23 
Thread_1 > read 7, sum is = 30 
Thread_1 > read 9, sum is = 39 
Thread_1 > read 6, sum is = 45 
Thread_1 > read 10, sum is = 55 
Thread_1 > End. 
Thread_2 > End. 

代码：

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

int *array; //Global integer array
int sum;    //Global sum variable
int counter = 0;

sem_t mutex;

void *front_to_back( void *val )
{
  int SIZE;
  SIZE = *((int *) val);

  while (1)
  {
    sem_wait(&mutex);

    if( counter != SIZE )
    {
      sum = sum + array[counter];

      printf("Thread_1 > read %d, sum is = %d \n", array[counter], sum);

      counter++;

    }else
    {
      printf("Thread_1 > End. \n");

      sem_post(&mutex);

      break;
    }

    sem_post(&mutex);
  }
}


void *back_to_front( void *val )
{
  int SIZE;
  SIZE = *((int *) val);

  int i=1;

  while (1)
  {
    sem_wait(&mutex);

    if( counter != SIZE )
    {
      sum = sum + array[SIZE - i];

      printf("Thread_2 > read %d, sum is = %d \n", array[SIZE - i], sum);

      counter++;
      i++;

    }else
    {
      printf("Thread_2 > End. \n");

      sem_post(&mutex);

      break;
    }

    sem_post(&mutex);
  }
}

main(){

  int SIZE;

  printf("Array size? :");
  scanf("%d", &SIZE);

  array = malloc(SIZE*sizeof(int));

  int i=0;

  printf("Array of contents? :");
  for (i ; i<SIZE ; i++)
  {
    scanf("%d", &array[i]);
  }

  pthread_t t[2];

  sem_init(&mutex, 0, 1);

  pthread_create(&t[1], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
  pthread_create(&t[2], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

  pthread_join(t[1],NULL);
  pthread_join(t[2],NULL);

  free(array);
  sem_destroy(&mutex);

}

Answer 1

您应该在main()使用t[0]和t[1] ：大小为N的数组在0..N-1具有有效索引，因此，首先解决此问题。 这是正确的代码：

pthread_create(&t[0], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
pthread_create(&t[1], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

pthread_join(t[0],NULL);
pthread_join(t[1],NULL);

理想情况下，您还应该检查malloc()和pthread_create()成功。 这些函数可能会返回错误，您应该对其进行处理。 您的代码将忽略这些错误（通过越界访问，您实际上很幸运，它完全可以工作）。

另外，为什么要像使用互斥锁一样使用信号量？ 这里实际上并不需要信号灯-当您不需要信号灯的功能和灵活性时，只需使用互斥锁即可。 一个重要的区别是，信号量允许您在一个线程上等待而在另一个线程上发布，而互斥锁必须由获取该信号的线程解锁。

因此，在互斥量足够的情况下使用信号量可能掩盖了代码中的错误。 因此，我将继续使用互斥锁。 这是所有更改的代码：

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

int *array; //Global integer array
int sum;    //Global sum variable
int counter = 0;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *front_to_back( void *val )
{
    int SIZE;
    SIZE = *((int *) val);

    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if( counter != SIZE )
        {
            sum = sum + array[counter];

            printf("Thread_1 > read %d, sum is = %d \n", array[counter], sum);

            counter++;

        }else
        {
            printf("Thread_1 > End. \n");

            pthread_mutex_unlock(&mutex);

            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}


void *back_to_front( void *val )
{
    int SIZE;
    SIZE = *((int *) val);

    int i=1;

    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if( counter != SIZE )
        {
            sum = sum + array[SIZE - i];

            printf("Thread_2 > read %d, sum is = %d \n", array[SIZE - i], sum);

            counter++;
            i++;

        }else
        {
            printf("Thread_2 > End. \n");

            pthread_mutex_unlock(&mutex);

            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main(void) {

    int SIZE;

    printf("Array size? :");
    scanf("%d", &SIZE);

    array = malloc(SIZE*sizeof(int));

    int i=0;

    printf("Array of contents? :");
    for (; i<SIZE ; i++)
    {
        scanf("%d", &array[i]);
    }

    pthread_t t[2];

    pthread_create(&t[0], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
    pthread_create(&t[1], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

    pthread_join(t[0],NULL);
    pthread_join(t[1],NULL);

    free(array);

    return 0;

}

我对代码一无所见。

现在，看来您的问题是您没有看到任何并行性。 您应该尝试使用更大的阵列。 在上下文切换之前，单个线程可能能够处理10个元素的数组。

更新 ：我只是尝试使用具有3000个元素的数组的代码。 您可以清楚地看到它们并行执行。