如何使用 posix-threads 让 thread2 在 c 中等待 thread1

Question

我是使用 posix-threads 的新手。好吧，我正在编写一个创建两个线程的 c 程序。我有一个全局变量，它是一个传感器值数组。 thread1 应该将值写入此数组。在线程 1 完成写入后，线程 2 应读取传感器值。我的程序没有显示预期的行为。线程 1 应该一次写入 500 个值。但是线程 1 并没有立即完成这 500 个值的写入，线程 2 开始读取损坏的值。我使用了互斥锁，但它对我没有帮助。线程 1 应该在所有情况下完成写入这 500 个值。它不应被中断，以便线程 2 可以读取 actual/correct 值。这是我的全部代码：

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

int sensors_values[500];
pthread_mutex_t lock;

void  *writeSensorValues (void * msg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    printf("%s\n", (char*)msg);
    for (int i=0; i<500; i++) {
        sensors_values[i] = i;
    }
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

void *readSensorValues (void *msg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    printf("%s:", (char*) msg);
    for (int i=0; i<500; i++) {
        printf(" %d",sensors_values[i]);
    }
    printf("\n");
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main () {
    pthread_t thread1,thread2;

    char * msg1 = "thread1";
    char * msg2 = "thread2";
    memset(sensors_values,-1,500);

    pthread_mutex_init(&lock,NULL);
    pthread_create(&thread1,NULL,writeSensorValues, (void*)msg1);
    pthread_create(&thread2,NULL,readSensorValues, (void*)msg2);

    pthread_join(thread1,NULL);
    pthread_join(thread2,NULL);

    return 0;
}

我应该怎么做才能获得预期的行为？

Answer 1

首先，

memset(sensors_values,-1,500);

应该是

memset(sensors_values,0xFF,sizeof(sensors_values));

第三个参数是要设置的字节数。

此错误仅导致数组的四分之一或八分之一被初始化，这可能会让您认为一个线程正在中断另一个线程，但这是错误的诊断。

thread1 does not finish writing these 500 values at once and thread 2 begins to read corrupted values.

这不可能。互斥量确实可以防止这种情况。以下只是两个可能的输出（使用上述修复）：

thread1 (writeSensorValues) 首先获取锁。

thread1
thread2: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499

和

thread2 (readSensorValues) 首先获取锁。

thread2: -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
thread1

如果您想确保编写器在 reader 之前运行，您可以使用以下命令：

pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t initial_write_done_cond;
int initial_write_done = 0;

void *writeSensorValues (void * msg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    ...
    initial_write_done = 1;
    pthread_cond_signal(&initial_write_done_cond);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

void *readSensorValues (void * msg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (!initial_write_done)
        pthread_cond_wait(&initial_write_done_cond,&lock);

    ...
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

...

    pthread_mutex_init(&lock,NULL);
    pthread_cond_init(&initial_write_done_cond,NULL);

在你的程序中使用线程是没有意义的，因为代码被强制顺序执行，所以我认为这只是一个更大程序的原型。具体来说，我假设线程应该在循环中写入和读取传感器。在这样的程序中，上述代码将确保写入发生在任何读取之前。（4386427 发布的 pthread_yield 解决方案很容易在这样的程序中导致 100% CPU。事实上，我无法理解什么场景适合使用线程以及该解决方案适合的场景。 )

Answer 2

您可以添加一个全局标志以确保编写器首先运行。

int write_done = 0;

然后在编写器代码中执行 write_done = 1; 就在解锁互斥锁之前。

在reader做

void *readSensorValues (void *msg) {
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        if (write_done == 1) break;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        pthread_yield();   // you could also add a short sleep 
                           // to avoid high CPU usage
    }

    .....

编辑

正如@Dmitri 评论的那样，条件可能是一个更干净的解决方案。我发现这个不那么复杂，但看到@ikegami 的答案使用条件。

如何使用 posix-threads 让 thread2 在 c 中等待 thread1

how to make thread2 wait for thread1 in c using posix-threads

c

posix

mutex

pthreads