条件变量的实现

Question

为了理解pthread条件变量的代码,我编写了自己的版本.它看起来是否正确？我在一个程序中使用它,它的工作,但工作速度惊人得多.最初程序大约需要2.5秒,使用我的条件变量版本只需0.8秒,程序输出也是正确的.但是,我不确定,如果我的实施是正确的.

struct cond_node_t
{
    sem_t s;
    cond_node_t * next;
};

struct cond_t
{
    cond_node_t * q;                // Linked List
    pthread_mutex_t qm;                 // Lock for the Linked List
};

int my_pthread_cond_init( cond_t * cond )
{
    cond->q = NULL;
    pthread_mutex_init( &(cond->qm), NULL );
}

int my_pthread_cond_wait( cond_t* cond, pthread_mutex_t* mutex )
{
    cond_node_t * self;

    pthread_mutex_lock(&(cond->qm));
    self = (cond_node_t*)calloc( 1, sizeof(cond_node_t) );
    self->next = cond->q;
    cond->q = self;
    sem_init( &self->s, 0, 0 );
    pthread_mutex_unlock(&(cond->qm));

    pthread_mutex_unlock(mutex);
    sem_wait( &self->s );
    free( self ); // Free the node
    pthread_mutex_lock(mutex);
}

int my_pthread_cond_signal( cond_t * cond )
{
    pthread_mutex_lock(&(cond->qm));
    if (cond->q != NULL) 
    {
        sem_post(&(cond->q->s));
        cond->q = cond->q->next;
    }
    pthread_mutex_unlock(&(cond->qm));
}

int my_pthread_cond_broadcast( cond_t * cond )
{
    pthread_mutex_lock(&(cond->qm));
    while ( cond->q != NULL) 
    {
        sem_post( &(cond->q->s) );
        cond->q = cond->q->next;
    }
    pthread_mutex_unlock(&(cond->qm));
}

Answer 1

您似乎不尊重此要求：

这些函数自动释放互斥体并导致调用线程在条件变量 cond 上阻塞；原子地在这里意味着“原子地相对于另一个线程访问互斥体然后访问条件变量”。也就是说，如果另一个线程能够在即将阻塞的线程释放互斥锁后获取该互斥锁，则该线程中对 pthread_cond_broadcast() 或 pthread_cond_signal() 的后续调用的行为应如同在即将阻塞的线程之后发出一样。 to-block 线程已被阻塞。

您解锁然后等待。另一个线程可以在这些操作之间做很多事情。

PS我不确定自己是否正确解释了这一段，请随时指出我的错误。

Answer 2

除了缺少返回值检查之外，还有一些应该可以修复的问题：

• sem_destroy 不叫。
• 信号/广播cond_node_t在唤醒目标线程后接触，可能导致释放后使用。

进一步评论：

• 省略的销毁操作可能需要对其他操作进行更改，因此当 POSIX 说它应该是安全的时，销毁条件变量是安全的。不支持 destroy 或对何时调用它施加更强的限制将简化事情。
• 生产实现将处理线程取消。
• 退出等待（例如线程取消和pthread_cond_timedwait超时所需）可能会导致复杂化。
• 您的实现在用户空间中对线程进行排队，出于性能原因，在某些生产实现中会这样做；我不明白为什么。
• 您的实现始终按 LIFO 顺序对线程进行排队。这通常更快（例如由于缓存效应），但可能会导致饥饿。生产实现有时可能会使用 FIFO 顺序来避免饥饿。

Answer 3

基本上你的策略看起来不错，但是你有一个主要危险，一些未定义的行为，以及一个挑剔的问题：

• 您没有检查 POSIX 函数的返回值。特别sem_wait是它是可中断的，因此在重负载或运气不好的情况下，您的线程将被虚假唤醒。你必须仔细捕捉所有这些
• 您的函数都没有返回值。如果函数的某些用户有一天决定使用返回值，则这是未定义的行为。仔细分析条件函数允许返回的错误代码并执行此操作。
• 不要投射mallocor的返回值calloc

编辑：实际上，你根本不需要malloc/ free。局部变量也可以。