如何找到导致futex设施失败的原因？

Question

我正在尝试同步 5 个进程，它们必须由同一个父亲创建。

我尝试插入 5 个 waitpid 以等待子进程结束，但代码从未到达 D4 和 D5。

#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>


void func1(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func2(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func3(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func4(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func5(sem_t sem1, sem_t sem2);

int main() {
    sem_t s1;
    sem_t s2;

    sem_init(&s1, 1, -1);
    sem_init(&s2, 1, -1);

    void (*arr[5])(sem_t, sem_t) = {func1, func2, func3, func4, func5};

    int pid;

    for (int i=0; i<5; i++) {
        pid = fork();
        if (pid == 0) {
            arr[i](s1, s2);
            break;
        }
    }

    return 0;
}


void func1(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D1");
    sem_post(&sem1);
}

void func2(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D2");
    sem_post(&sem1);
}

void func3(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D3");
    sem_post(&sem2);
}

void func4(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    sem_wait(&sem1);
    system("echo D4");
    sem_post(&sem2);
}

void func5(sem_t sem1, sem_t sem2) {
   sem_wait(&sem2);
    system("echo D5");
}

我希望 D4 在 D1 和 D2 之后显示，而 D5 最后显示（D3 独立于 D1、D2、D4）。 但是我的代码永远不会到达 D4，因为 futex 设施返回一个意外错误。

输出：

The futex facility returned an unexpected error code.D1
D2
D3

Answer 1

您通过value传递信号量，这是不正确的，因为每个函数中的sem_t变量是原始变量的副本。 （这就是为什么sem_init() 、 sem_post()和sem_wait()等sem_wait()都将信号量的地址作为参数的原因。）

您需要通过address传递信号量，因此每个函数都对原始信号量进行操作：

void func1(sem_t *sem1, sem_t *sem2);
void func2(sem_t *sem1, sem_t *sem2);
void func3(sem_t *sem1, sem_t *sem2);
void func4(sem_t *sem1, sem_t *sem2);
void func5(sem_t *sem1, sem_t *sem2);

和

void (*arr[5])(sem_t *, sem_t *) = {func1, func2, func3, func4, func5};

并将函数调用为：

        arr[i](&s1, &s2);

这些函数应该采用以下形式：

void func1(sem_t *sem1, sem_t *sem2) {
    system("echo D1");
    sem_post(sem1);
}

请注意，传递给func1()的地址直接传递给sem_post() 。

编辑：

正如其他人所指出的，您错误地初始化了信号量。 您不能将信号量初始化为负值。

正确的共享信号量

正如评论中所指出的，信号量不在多个进程之间共享的内存中。

将信号量放入共享内存的一种方法是使用mmap() ：

#include <sys/mman.h>

int main() {
    ...
    // map a 4k page of shared memory (assumes a sem_t is small
    // enough to fit at least two)
    void *sharedMem = mmap( 0, 4 * 1024, PROT_READ | PROT_WRITE,
        MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0 );

    // use the mmap()'d memory as shared semphores
    sem_t *semArray = ( sem_t * ) sharedMem;

    // initialize the semaphores
    sem_init( &( semArray[ 0 ] ), 1, 0 );
    sem_init( &( semArray[ 1 ] ), 1, 0 );

调用代码变为

    arr[i](&( semArray[ 0 ] ), &( semArray[ 1 ] ));

Answer 2

因此，在该代码中需要进行 2 个小的更改。

1. 首先，您需要正确初始化信号量。 sem_init(&s1, 1, 1); 而不是sem_init(&s1, 1, -1);
2. 您的父进程需要等待所有子进程退出，然后才能退出。 因此wait(NULL); 在程序结束之前的 main 中。

.

#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>


void func1(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func2(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func3(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func4(sem_t sem1, sem_t sem2);
void func5(sem_t sem1, sem_t sem2);

int main() {
    sem_t s1;
    sem_t s2;

    sem_init(&s1, 1, 1);
    sem_init(&s2, 1, 1);

    void (*arr[5])(sem_t, sem_t) = {func1, func2, func3, func4, func5};

    pid_t child_pid, wpid;
    int status;

    for (int i=0; i<5; i++) {
        child_pid = fork();
        if (child_pid == 0) {
            arr[i](s1, s2);
            // break;
            exit(0);
        }
    }

    wait(NULL);
    // while ((wpid = wait(&status)) > 0);
    return 0;
}


void func1(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D1");
    sem_post(&sem1);
}

void func2(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D2");
    sem_post(&sem1);
}

void func3(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    system("echo D3");
    sem_post(&sem2);
}

void func4(sem_t sem1, sem_t sem2) {
    sem_wait(&sem1);
    system("echo D4");
    sem_post(&sem2);
}

void func5(sem_t sem1, sem_t sem2) {
   sem_wait(&sem2);
    system("echo D5");
}

您可以在此处运行并检查。 在线代码