如何在不使用 pthread_join() 的情况下同步线程？

Question

我创建了一个简单的 C++ 程序，用于日志记录。 我正在 for 循环中创建线程，该循环在test.cpp运行 1000 次，这是驱动程序文件。 pthread_create调用打印功能tt.cpp其中写入参数即i中的输入，在file.txt 。 我希望同步线程。

我曾尝试使用同步线程的pthread_join ，但我希望在不使用 join 的情况下同步线程。

我知道如果一个线程被锁定，很多线程将等待直到它被解锁，并且在该线程被解锁后，任何一个等待的线程都会锁定该函数。 因此，我尝试在tt.cpp使用静态整数变量并尝试将其与输入参数进行比较，以便我可以使用pthread_cond_wait和pthread_wait_signal但我在比较时遇到了分段错误。

 /* if(j == *((int *)input)))
    This comparison gave me a segmentation fault */


-------------------------test.cpp---------------------------------
#include "thr.h"


pthread_mutex_t loc;
FILE *thePrintFile = NULL;

int main()
{
    pthread_mutex_init(&loc,NULL);

    pthread_t p;
    thePrintFile = fopen("file.txt","r+");
    for(int i =0; i<1000;i++)
    {
        pthread_create(&p,NULL,print,(void *)i);
    }
    for(int k = 0; k<100000;k++);
    /* i have used it to ensure that the main thread 
       doesn't exit before the pthreads finish writing */
    return 0;

}

    ------------------------tt.cpp------------------------------------
    #include "thr.h"

    extern pthread_mutex_t loc;
    extern FILE *thePrintFile;

    void* print(void *input)
    {
        if(pthread_mutex_trylock(&loc) == 0)
        {   

            fprintf(thePrintFile,"%s%d\n",(int *)input);
            fflush(thePrintFile);
            pthread_mutex_unlock(&loc);
        }   
    }

    -----------------------------thr.h--------------------------------
    #ifndef THR_H_INCLUDED
    #define THR_H_INCLUDED

    void* print(void *input);

    #endif

下面给出的是 file.txt 的一部分。

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Answer 1

要正确同步线程，您需要使用同步设备，例如条件变量。 由于您使用的是 C++，因此最好使用其内置线程而不是原始 pthread API。

例如，此代码同步 1000 个线程，以便每个线程使用条件变量和互斥对打印自己的 ID，以确保按顺序打印 ID，由所有共享的单独变量跟踪。 它不是很有效，因为所有线程都为同一个互斥体而斗争，但它可以正常工作。 可以通过为每个线程创建一个条件变量来提高效率，但正确执行它需要更好地理解您的实际用例。

#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <iostream>
#include <vector>

static std::mutex mutex;
static std::condition_variable condvar;
static int whos_next;

static void work(int id) {
  std::unique_lock<std::mutex> lock{mutex};
  // wait for our turn
  condvar.wait(lock, [=]() { return whos_next == id; });
  // it's our turn now - print our thread ID
  std::cout << id << '\n';
  ++whos_next;
  condvar.notify_all();    // notify the next thread to run
}

int main() {
  std::vector<std::thread> threads;
  for (int i = 0; i < 1000; i++)
    threads.push_back(std::thread([=]() { work(i); }));

  for (auto &t: threads)
    t.join();
}

请注意，上述代码对join的使用不是为了使线程彼此同步（它们使用互斥锁/条件在它们之间进行同步），而是出于其预期目的：在退出main()之前等待线程完成。 C++ 甚至要求您在销毁std::thread对象之前执行此操作，因此删除连接会导致程序终止。 您可以轻松证明线程不依赖于join进行同步，例如通过在 join 之前插入 sleep 或以相反的顺序加入它们。

Answer 2

我在您的代码中看到多个问题。

• 您表明您在某条线上遇到了分段错误。 该行不在您发布的实际代码中。
• 您的打印部分有一个 void * 返回类型，但您没有返回任何内容。
• 您将 int 转换为 void *。 指针的大小可能与 int 的大小不同。 将您的打印函数参数改为 int 。 那么演员表是不必要的。
• 您不能同时将 1000 个线程写入同一个文件。 所以在这种情况下没有理由创建线程，因为无论如何你必须顺序执行它们。 但如果你这样做了，那么你必须加入他们。

然后让我们看一下您尝试进行的比较：

if(j == *((int *)input)))

j 显然是整数。 输入为空 *。 在基础输入是int。 因为不能保证将 int 转换为 void * 是安全的，所以将其转换回也不安全。 想象一下 int 是 64 位，指针是 32 位。 如果您将 int 转换为 void * 您将丢失 32 位。 然后你从 32 位转换到 64 位，所以你添加了 32 位的 0。 显然，这会带来问题。

考虑使用 C++11，这将大大改进您的代码。 https://solarianprogrammer.com/2011/12/16/cpp-11-thread-tutorial/