用线程模拟火车

Question

编辑：我想我做错了什么，因为当我编译运行我的二进制文件两次时，我得到不同的输出..

我试图通过 pthread 理解线程，所以我编写了一些代码来模拟火车在桥上通过（桥一次只能处理 2 列火车）

我设法用这样的代码一次只让一列火车过桥：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void    *train()
{
  int   km;
  static int    t = 0;

  km = 1;
  while (km != 10)
    {
      printf("I'm at %02d km\n", km++);
      sleep(1);
      if (km == 2)
        pthread_mutex_lock(&mutex);
      if (km == 4)
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}

int     main()
{
  pthread_t     train1;
  pthread_t     train2;
  pthread_t     train3;

  pthread_create(&train1, NULL, train, NULL);
  pthread_create(&train2, NULL, train, NULL);
  pthread_create(&train3, NULL, train, NULL);

  pthread_join(train1, NULL);
  pthread_join(train2, NULL);
  pthread_join(train3, NULL);
}

这个效果很好（或者我做错了什么，如果是的话请告诉我）

然后我尝试了2列火车同时通过桥的情况

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void    *train()
{
  int   km;
  static int    t = 0;

  km = 1;
  while (km != 30)
    {
      printf("I'm at %02d km\n", km++);
      sleep(1);
      if (km == 2 && t <= 2)
        {
          ++t;
          pthread_mutex_lock(&mutex);
        }
      if (km == 4)
        {
          t--;
          pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }
    }
}

int     main()
{
  pthread_t     train1;
  pthread_t     train2;
  pthread_t     train3;
  pthread_t     train4;

  pthread_create(&train1, NULL, train, NULL);
  pthread_create(&train2, NULL, train, NULL);
  pthread_create(&train3, NULL, train, NULL);
  pthread_create(&train4, NULL, train, NULL);

  pthread_join(train1, NULL);
  pthread_join(train2, NULL);
  pthread_join(train3, NULL);
  pthread_join(train4, NULL);
}

所以我使用静态整数 "cap" 我在桥上开往 2 的火车，但这并没有真正起作用，我不明白为什么..

我的 4 列火车正在开动，然后 2 列上车，另外 2 列等待，当第 2 列离开桥时，只有另一列继续前进，最后一列等待直到第 3 列离开桥去..

实际上，我希望有 4 列火车去，2 列在桥上，2 列等待，当 2 列第一个离开桥时，另外 2 列在桥上。

很抱歉，它有点长，但我想需要理解。

感谢您的帮助！

Answer 1

static int t 是一个全局变量，由不同的线程在没有适当锁定机制的情况下访问和修改：所有列车都可能假设它们是单独的，并且一次只有一个能够锁定互斥体。

Answer 2

您的代码的问题在于 pthread_mutex_lock(&mutex); 所做的只是等待 mutex 不再被锁定，然后将其锁定。它实际上并不检查 t 的值是什么。

您真正要找的是条件变量:

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void    *train()
{
    int   km;
    static int t = 0;

    km = 1;
    while (km != 30)
    {
        printf("I'm at %02d km\n", km);

        // If we've reached the bridge, wait until less than two trains are on it.
        if (km == 2)
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            while (t == 2) { // To be read as: "While two trains are on the bridge, wait."
                pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
            }
            ++t; // Put this train onto the bridge.
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }

        // Leave the bridge.
        if (km == 4)
        {
            pthread_mutex_lock(&mutex);
            --t; // Take this train off the bridge.
            pthread_cond_signal(&cond); // Signal another train to enter.
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
        }

        // Move forward 1 km.
        sleep(1);
        ++km;
    }
}

int     main()
{
    pthread_t     train1;
    pthread_t     train2;
    pthread_t     train3;
    pthread_t     train4;

    pthread_create(&train1, NULL, train, NULL);
    pthread_create(&train2, NULL, train, NULL);
    pthread_create(&train3, NULL, train, NULL);
    pthread_create(&train4, NULL, train, NULL);

    pthread_join(train1, NULL);
    pthread_join(train2, NULL);
    pthread_join(train3, NULL);
    pthread_join(train4, NULL);
}

if (km == 4) 位中额外锁定和解锁的要点是确保没有多个线程同时尝试 change/check 以获得 t 的值. （多个线程同时访问同一个变量通常会导致非常错误的行为！）

用线程模拟火车

Simulating a train with threads

c

multithreading

pthreads