3 信号量的线程和消费者-生产者问题

3 Threads and Consumer-Producer problem with Semaphores

这里是线程并发新手。所以,我的 encrypt_thread 有时会挂起,我很确定这是因为我使用信号量的方式。

我的程序做什么:

  1. read_from_file 是一个线程,它一次将文件中的字符读入 input_buffer 一个字符。每次这样做,它都会将 empty_in_input_buffer 减 1,并将 full_in_input_buffer 加 1。如果 empty_in_input 为 0,它会等待 post (&empty_in_input_buffer) 来自加密线程。

  2. 加密线程等待来自读取线程的 post(&full_in_input_buffer) 开始字符加密。然后调用 post(&empty_in_input_buffer),然后调用 wait(&empty_in_output_buffer)。一旦将加密字符放入 output_buffer,它就会调用 post(&empty_in_output_buffer)。加密是 "middleman," 等待将新字符放入 input_buffer 并等待 output_buffer.

  3. 中的新插槽可用
  4. 写线程调用wait(&full_in_output_buffer)然后恢复执行,将output_buffer中的字符写入文件.一旦完成,它会调用 post(&empty_in_output_buffer).

我想达到最大并发度,这样,如果read_from_file在input_buffer的第5槽放置一个新字符,那么encrypt仍然可以访问第3槽和第4槽进行加密和写入一个 output_buffer。我没有使用互斥锁来锁定 input_buffer,因为缓冲区中的项目未被修改,仅被读取、加密并放入 output_buffer,但我的假设可能是错误的需要一个。

该程序还在一开始就提示用户输入 buffer_size。问题是,我的程序有一半时间挂起,另一半时间运行良好,这表明我有一个我没有考虑的竞争条件。但是,我一直无法弄清楚它发生在哪里。

编辑:fill_letter_arr 只是用大写和小写字母创建一个字符数组。 is_in_letters 只是检查一个字符是否是字母表中的一个字母。我的加密非常简单,它只加密字母。

主线程:

int main(int argc, char *argv[]){
    //sem_init(&encrypt_signals_read, 0, 1); 
    int buf_size;
    file_in = fopen(argv[1], "r");
    file_out = fopen(argv[2], "w");

    take_input(&buf_size);

    struct thread_args args = {
        malloc(sizeof(char)*buf_size),
        malloc(sizeof(char)*buf_size),
        buf_size,
        0,
    };

    sem_init(&empty_in_input,0,buf_size); 
    sem_init(&empty_in_output,0,buf_size);
    sem_init(&full_in_input_buffer,0,0);
    sem_init(&full_in_output_buffer,0,0);

    //creating threads
    pthread_t read_thread,encrypt_thread,write_thread; 

    if(pthread_create(&read_thread,NULL,read_from_file,&args) != 0){
        printf("Error creating read thread!");
    }
    if(pthread_create(&encrypt_thread,NULL,encrypt,&args) != 0){
        printf("Error creating encrypt thread!");
    }
    if(pthread_create(&write_thread,NULL,write_to_file,&args) != 0){
        printf("Error creating write thread!");
    }

    pthread_join(read_thread,NULL);
    pthread_join(encrypt_thread,NULL);
    pthread_join(write_thread,NULL);

    fclose(file_in);
    fclose(file_out);
}

阅读线程:

void* read_from_file(void* args){
    struct thread_args* shared = (struct thread_args*) args;
    char c = '0';
    int i = 0;
    int val,val1,val2,val3;
    if (file_in != NULL){

        do{

            c = fgetc(file_in);

            if(i >= shared->buffer_size)
                i = 0;

            sem_wait(&empty_in_input);
            shared->input_buffer[i] = c;
            sem_post(&full_in_input_buffer);
            i++;

        }while(c != EOF);

    }
     if (ferror(file_in) != 0 ) {
            fputs("Error reading file", stderr);
            exit(1);
    }
}

加密线程:

void* encrypt(void* args){
    struct thread_args* shared = (struct thread_args*) args;
    int s = 1;
    int i = 0;
    char c = '0';
    int val,val1,val2,val3,val4;



    fill_letters_arr(0);

    do{

        if(i >= shared->buffer_size)
            i = 0;

        sem_wait(&full_in_input_buffer);
        c = shared->input_buffer[i];
        sem_post(&empty_in_input);

        if(is_in_letters(&c) == true){
            encrypt_letter(&s,&c);
        }

        sem_wait(&empty_in_output);
        shared->output_buffer[i] = c;
        sem_post(&full_in_output_buffer);
        i++;

    }while(c != EOF);
}

写线程:

void* write_to_file(void* args){
    struct thread_args* shared = (struct thread_args*) args;
    char c = '0';
    int i = 0;
    int val,val1,val2,val3;


    if (file_out != NULL){

        while(c != EOF){

            if(i >= shared->buffer_size)
                i = 0;

            sem_wait(&full_in_output_buffer);
            c = shared->output_buffer[i];
            fputc(c,file_out);
            sem_post(&empty_in_output);
            i++;
        }

    }
     if (ferror(file_in) != 0 ) {
            fputs("Error reading file", stderr);
    }

}

您没有 post 完整的、可重现的程序,所以猜测: 1)您对 EOF 的使用可疑。通常,您将 getc 的 return 视为一个 int;它可以涵盖每个有效字符值以及 EOF。这也可以保护您免受认为无符号字符是合理默认值的编译器的影响。无论如何,您可能应该选择一个不同的标志值来通过您的缓冲区以指示 EOF。

在 :

if(is_in_letters(&c) == true){
    encrypt_letter(&s,&c);
}

2) 因为你给它一个负值(EOF 将截断为 (char)-1),所以如果你将它用作索引,你可能会得到一些令人惊讶的值。

3) 如果你的encrypt_letter恰好生成一个0xff作为加密版本,它会被这个和最后阶段解释为EOF;但第一阶段还是会尝试愉快地读字

总结:EOF不是一个字符值,它是一个int。