Pthreads-具有條件變量和互斥量的生產者和使用者-連接錯誤和奇怪的cout

Question

我正在使用pthreads編寫多線程程序。 這個想法很簡單：

• 汽車（螺紋）
• 汽油供應（螺紋）
• 加油站（資源）

汽車和加油站都具有一定的燃料容量，汽車用完燃料后需要前往加油站。 加油站用完燃料后，加油口運行並重新加油。 一切似乎是罰款不包括我不得不使用pthread_exit ，而不是pthread_join等待中的主要功能，有時雙線程cout為同一輛車出現： "-----End of fuel-----" 。 我做對了嗎？

結構和一些全局變量：

#define initialFuel 100
#define loop 10

pthread_mutex_t mutex1, mutex2;
pthread_cond_t isempty;
PetrolDistributor petrolDistributor;

struct Car {
    int capacity = 10;
    int petrol = 5;
};

struct PetrolDistributor {
    int petrol = initialFuel;
    bool isEmpty = false;
};

線程數：

void * threadSupply(void *arg )
{
    for(int i = 0; i<loop; i++) 
{
        pthread_mutex_lock(&mutex1);

        while(!petrolDistributor.isEmpty)
        {
            pthread_cond_wait(&isempty, &mutex1);   //When signal received, do below:
            usleep(2000000);
            petrolDistributor.petrol = initialFuel; //Refill petrol and change state
            petrolDistributor.isEmpty = false;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    }
}

void * threadPetrolDriver(void *arg )
{
    Car *car;
    car = (Car*) arg;

    for(int i = 0; i<loop; i++) 
    {
        while(car->petrol > 0) // Car consumes petrol here
        {
            usleep(200000);
            cout << car->petrol << endl;
            car->petrol -= 1;
        }
        cout << "-----End of fuel-----" << "\t\t #" << i << endl;

        pthread_mutex_lock(&mutex1);
        if (petrolDistributor.petrol >= 30)  // If distributor almost empty?
        {
            petrolDistributor.petrol -= car->capacity;  //Substract car's capacity amount of fuel from distributor
            car->petrol = car->capacity;               //Fillup mentioned capacity in car
        }
        else
        {
            petrolDistributor.isEmpty = true;
            pthread_cond_signal(&isempty);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    }
}

主要：

int main()
{    
    pthread_t car;
    pthread_t supply;

    Car carPetrol;

    pthread_cond_init(&isempty, NULL);
    pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);

    pthread_create(&car, NULL, threadPetrolDriver, (void*) (&carPetrol));
    pthread_create(&supply, NULL, threadSupply, NULL);

   // pthread_join(&car, NULL);     //results error: invalid conversion from ‘pthread_t* {aka long unsigned int*}’ to ‘pthread_t {aka long unsigned int}’ [-fpermissive]|
   // pthread_join(&supply, NULL);
    pthread_exit(NULL);

    return 0;
}

輸出示例：

-----End of fuel-----    #0
9
(...)
2
1
-----End of fuel-----    #1
-----End of fuel-----    #2  //Also for loop increments
10
9
(...)
3
2
1
-----End of fuel-----    #3
10
9
(...)

問題是為什么輸出看起來像這樣？ 有時可以進行五次迭代，而第六次則顯示兩次消息。 加入有什么問題？ 感謝您的建議。

Answer 1

這輛車可以多次顯示“燃料用盡”，因為如果發現petrolDistributor快要空了，它就不會等待-它再次在while循環外旋轉，而無需加油。

如果它發現petrolDistributor的燃料不足以供汽車加油，那么您應該在這里讓汽車等待條件變量。 在petrolDistributor加油之前，不應進行以下操作：

pthread_mutex_lock(&mutex1);
if (petrolDistributor.petrol < 30)  // If distributor almost empty?
    pthread_cond_signal(&isempty);

// wait for sufficient fuel to be available
while (petrolDistributor.petrol < car->capacity)
    pthread_cond_wait(&carwaiting, &mutex1);

// refuel
petrolDistributor.petrol -= car->capacity;  //Substract car's capacity amount of fuel from distributor
car->petrol = car->capacity;               //Fillup mentioned capacity in car
pthread_mutex_unlock(&mutex1);

我用了一個新的變量conditiona carwaiting這里。 請注意，不需要petrolDistributor.isEmpty布爾值-該謂詞只是petrolDistributor.petrol < 30 。

petrolDistributor在加油站加油后需要發信號通知正在等待的汽車：

    pthread_mutex_lock(&mutex1);

    // Wait for petrol to drop below low-water-mark
    while(petrolDistributor.petrol >= 30)
        pthread_cond_wait(&isempty, &mutex1);

    usleep(2000000);
    petrolDistributor.petrol = initialFuel; //Refill petrol and change state
    pthread_cond_broadcast(&carwaiting); // Wake up any cars waiting for fuel
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);

注意，我在這里使用了pthread_cond_broadcast() ，因為如果將其擴展為包括多輛汽車，則可能有多個汽車在等待加油。

您的pthread_join()調用應該只是：

pthread_join(car, NULL);
pthread_join(supply, NULL);

（ pthread_join()以pthread_t作為參數，而不是pthread_t * ）。