信号量似乎无法在多线程中正常工作

Question

我尝试用 C 编写多线程示例。这是从用户获取的数字和两个线程中的总和数字。

线程直接相互远离，从前到后，从后到前。

我正在使用信号量来管理全局变量，但输出显示信号量无法正常工作。

怎么了？

代码输出：

Array size? :10
Array of contents? :4 2 8 1 5 3 7 9 6 10
Thread_1 > read 4, sum is = 4 
Thread_1 > read 2, sum is = 6 
Thread_1 > read 8, sum is = 14 
Thread_1 > read 1, sum is = 15 
Thread_1 > read 5, sum is = 20 
Thread_1 > read 3, sum is = 23 
Thread_1 > read 7, sum is = 30 
Thread_1 > read 9, sum is = 39 
Thread_1 > read 6, sum is = 45 
Thread_1 > read 10, sum is = 55 
Thread_1 > End. 
Thread_2 > End.

代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>

int *array; //Global integer array
int sum;    //Global sum variable
int counter = 0;

sem_t mutex;

void *front_to_back( void *val )
{
  int SIZE;
  SIZE = *((int *) val);

  while (1)
  {
    sem_wait(&mutex);

    if( counter != SIZE )
    {
      sum = sum + array[counter];

      printf("Thread_1 > read %d, sum is = %d \n", array[counter], sum);

      counter++;

    }else
    {
      printf("Thread_1 > End. \n");

      sem_post(&mutex);

      break;
    }

    sem_post(&mutex);
  }
}


void *back_to_front( void *val )
{
  int SIZE;
  SIZE = *((int *) val);

  int i=1;

  while (1)
  {
    sem_wait(&mutex);

    if( counter != SIZE )
    {
      sum = sum + array[SIZE - i];

      printf("Thread_2 > read %d, sum is = %d \n", array[SIZE - i], sum);

      counter++;
      i++;

    }else
    {
      printf("Thread_2 > End. \n");

      sem_post(&mutex);

      break;
    }

    sem_post(&mutex);
  }
}

main(){

  int SIZE;

  printf("Array size? :");
  scanf("%d", &SIZE);

  array = malloc(SIZE*sizeof(int));

  int i=0;

  printf("Array of contents? :");
  for (i ; i<SIZE ; i++)
  {
    scanf("%d", &array[i]);
  }

  pthread_t t[2];

  sem_init(&mutex, 0, 1);

  pthread_create(&t[1], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
  pthread_create(&t[2], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

  pthread_join(t[1],NULL);
  pthread_join(t[2],NULL);

  free(array);
  sem_destroy(&mutex);

}

Answer 1

您应该在 main() 中使用 t[0] 和 t[1]：大小为 N 的数组在 0..N-1 中具有有效索引，因此，首先，解决这个问题。这是正确的代码：

pthread_create(&t[0], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
pthread_create(&t[1], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

pthread_join(t[0],NULL);
pthread_join(t[1],NULL);

理想情况下，您还应该检查 malloc() 和 pthread_create() 是否成功。这些函数可能 return 出错，你应该处理它。您的代码忽略了错误（对于越界访问，您实际上很幸运它能正常工作）。

此外，为什么您将信号量当作互斥量来使用？这里并不真正需要信号量——当您不需要信号量的强大功能和灵活性时，只需使用互斥量即可。一个重要的区别是信号量允许您在一个线程上等待，post 在另一个线程上等待，而互斥量必须由获取它的线程解锁。

因此，在互斥锁就足够的情况下使用信号量可能会掩盖代码中的错误。所以，我会继续使用互斥锁。这是包含所有更改的代码：

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

int *array; //Global integer array
int sum;    //Global sum variable
int counter = 0;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *front_to_back( void *val )
{
    int SIZE;
    SIZE = *((int *) val);

    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if( counter != SIZE )
        {
            sum = sum + array[counter];

            printf("Thread_1 > read %d, sum is = %d \n", array[counter], sum);

            counter++;

        }else
        {
            printf("Thread_1 > End. \n");

            pthread_mutex_unlock(&mutex);

            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}


void *back_to_front( void *val )
{
    int SIZE;
    SIZE = *((int *) val);

    int i=1;

    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if( counter != SIZE )
        {
            sum = sum + array[SIZE - i];

            printf("Thread_2 > read %d, sum is = %d \n", array[SIZE - i], sum);

            counter++;
            i++;

        }else
        {
            printf("Thread_2 > End. \n");

            pthread_mutex_unlock(&mutex);

            break;
        }

        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main(void) {

    int SIZE;

    printf("Array size? :");
    scanf("%d", &SIZE);

    array = malloc(SIZE*sizeof(int));

    int i=0;

    printf("Array of contents? :");
    for (; i<SIZE ; i++)
    {
        scanf("%d", &array[i]);
    }

    pthread_t t[2];

    pthread_create(&t[0], NULL, front_to_back, (void *) &SIZE );
    pthread_create(&t[1], NULL, back_to_front, (void *) &SIZE );

    pthread_join(t[0],NULL);
    pthread_join(t[1],NULL);

    free(array);

    return 0;

}

我第一眼看不出代码有任何其他问题。

现在，您的问题似乎是您没有看到任何并行性。您应该尝试使用更大的数组。单个线程可能能够在上下文切换之前处理一个 10 元素数组。

更新：我刚刚用 3000 个元素的数组尝试了代码。您可以清楚地看到它们是并行执行的。

信号量似乎无法在多线程中正常工作

Semaphore doesn't seem to work correctly with multiple threads

c

multithreading

semaphore