如何一一使用 C (sem_t) 线程

Question

我尝试一个一个地使用 C (sem_t) 线程但是当使用锁定时循环总是在一个线程上继续。我认为问题是只使用 2 个线程并且线程非常快，但是当我使用 10 个线程时，我看到线程参与，但仍然是 output 连续 3-4 次。

这是我的线程 function

这是我的主要 function

这是我在 ubuntu 终端上运行的电话

--------and--------

这是我的 output

这是我预期的 output

顺便说一句，代码完全按照我想要的方式工作，除了这个问题。

Answer 1

从我的热门评论中：

您必须配对sem_wait/sem_post调用，否则它会阻塞。 对于计数器，请考虑改用stdatomic.h原语。

即使没有t2你也会有竞争条件/线程饥饿。 简化： while (1) { sem_wait(&t); do_stuff(); sem_post(&t); } while (1) { sem_wait(&t); do_stuff(); sem_post(&t); }

假设 taskA 首先获取信号量，然后 taskB 执行sem_wait 。 当 taskA 在第 1 次迭代中执行sem_post时，它会在第 2 次迭代中立即执行sem_wait 。那么，哪个任务继续执行？ 可能是任务A。 不能保证 taskB 会得到信号量。 它可能偶尔会赢得比赛，但不是你想要的公平。

是的，你是对的，但是在“sem_wait(&t2)”之后我锁定了线程，所以其他线程无法执行某些操作，对吗？ 是否有可能其他线程可以通过锁操作“sem_wait(&t2)”？ ——艾伦·伯克·萨尔塔什

正如我在评论中提到的，使用信号量并不是实现共享递减迭代计数器的最佳方式。

使用atomic_fetch_add可以干净利落地达到同样的效果。 或者，只需在锁定的关键部分内进行减量。

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使用所有各种 [debug] printf并执行fopen / fprintf / fclose ，您不会获得很好的计时结果。

也就是说，我们正在测量一个带有printf的系统，而不是真正的系统。 因此，I/O 的暂停将掩盖线程饥饿问题。

根据您的实际应用程序，您可能需要做更多工作来实现公平性和防止线程饥饿。

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这是代码的重构版本。 由于您没有发布完整的代码，我不得不综合变量定义和main等。

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

sem_t t;
sem_t t2;
pthread_mutex_t mtx;

#define MAXITER     10000
#if USEATOMIC
int counter;
#else
volatile int counter;
#endif

#define MAXTASK     2
pthread_t tsklist[MAXTASK];

void *
run(void *args)
{
    int val = 1;
    long thridx = (long) args;

    printf("Hello There! thread  kthread ID - %ld\n", thridx);
#if 0
    sem_getvalue(&t2, &val);
#endif

    while (val > 0) {
        printf("%ld: LOOPTOP val=%d\n", thridx, val);

        sem_wait(&t);
        pthread_mutex_lock(&mtx);

// NOTE/BUG: this will block a 2nd task forever
#if 0
        sem_wait(&t2);
        sem_getvalue(&t2, &val);
#endif

        printf("%ld: LOCKED\n", thridx);

        double r = (double) rand() / RAND_MAX * 20.0 - 10.0;
        double r2 = (double) rand() / RAND_MAX * 4.0 - 2.0;

        if (r < 0 && r2 < 0) {
            FILE *fp = fopen("f.out", "a");
            fprintf(fp, "%lf ---- %lf\n", r, r2);
            fclose(fp);
        }
        else if (r > 0 && r2 < 0) {
            FILE *fp = fopen("f2.out", "a");
            fprintf(fp, "%lf ---- %lf\n", r, r2);
            fclose(fp);

        }
        else if (r > 0 && r2 > 0) {
            FILE *fp = fopen("f3.out", "a");
            fprintf(fp, "%lf ---- %lf\n", r, r2);
            fclose(fp);
        }
        else if (r < 0 && r2 > 0) {
            FILE *fp = fopen("f4.out", "a");
            fprintf(fp, "%lf ---- %lf\n", r, r2);
            fclose(fp);
        }
        else {
            FILE *fp = fopen("f5.out", "a");
            fprintf(fp, "%lf ---- %lf\n", r, r2);
            fclose(fp);
        }

#if ! USEATOMIC
        val = --counter;
#endif

        sem_post(&t);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);

#if USEATOMIC
        val = atomic_fetch_add(&counter,-1);
#endif
    }

// NOTE/BUG: this aborts _all_ threads
#if 0
    exit(0);
#else
    return (void *) 0;
#endif
}

int
main(void)
{

    sem_init(&t,0,1);
    sem_init(&t2,0,1);

    pthread_mutex_init(&mtx,NULL);

#if USEATOMIC
    atomic_store(&counter,MAXITER);
#else
    counter = MAXITER;
#endif

    for (long idx = 0;  idx < MAXTASK;  ++idx)
        pthread_create(&tsklist[idx],NULL,run,(void *) idx);

    for (long idx = 0;  idx < MAXTASK;  ++idx)
        pthread_join(tsklist[idx],NULL);

    int val = atomic_load(&counter);
    printf("counter=%d\n",counter);

    return 0;
}