在 C 中使用信号量的线程安全函数

Question

#include "queue.h"
#include <semaphore.h>

sem_t sem;

Queue queueCreate(unsigned capacity){
    sem_init(&sem, 0, 1);
    Queue q = malloc(sizeof(queue_t)); 
    q->capacity = capacity;
    q->front = q->size = 0;
    q->rear = capacity - 1;
    q->array = malloc(q->capacity * sizeof(*q->array));
    return q;
}

void queueDestroy(Queue q){
    free(q->array);
    free(q);
    sem_destroy(&sem);
}

int queueIsFull(Queue q){
    sem_wait(&sem);
    return (q->size == q->capacity);
    sem_post(&sem);
}

int queueIsEmpty(Queue q){
    sem_wait(&sem);
    return (q->size == 0);
    sem_post(&sem);
}

int queueEnqueue(Queue q, int* value){ 
    sem_wait(&sem);
    if (queueIsFull(q)) return -1;
    q->rear = (q->rear + 1) % q->capacity;
    q->array[q->rear] = *value;
    q->size = q->size + 1;
    sem_post(&sem);
    return 0;
}

int queueDequeueFront(Queue queue, int* container){
    sem_wait(&sem);
    if (queueIsEmpty(queue)) return -1; 
    *container = queue->array[queue->front];
    queue->front = (queue->front + 1) % queue->capacity;
    queue->size = queue->size - 1;
    sem_post(&sem);
    return 0;
}

int queueDequeueRear(Queue queue, int* container){
    sem_wait(&sem);
    if (queueIsEmpty(queue)) return -1; 
    *container = queue->array[queue->rear];
    queue->rear = (queue->capacity + queue->rear - 1) % queue->capacity;
    queue->size = queue->size - 1; 
    sem_post(&sem);
    return 0;
}

int* queueFront(Queue queue){
    sem_wait(&sem);
    if (queueIsEmpty(queue)) return NULL;
    return &queue->array[queue->front]; 
    sem_post(&sem);
}

int* queueRear(Queue queue){ 
    sem_wait(&sem);
    if (queueIsEmpty(queue)) return NULL;
    return &queue->array[queue->rear];
    sem_post(&sem);
}

void queuePrint(Queue q){
    printf("Queue(^: front, *: rear): [");
    int i;
    for(i = 0; i < q->capacity; i++){
        printf("%d", q->array[i]);
        if(i == q->front) printf("^");
        if(i == q->rear) printf("*");
        i == q->capacity - 1 ? printf("] ") : printf(", ");
    }
    printf("size=%d, capacity=%d\n", q->size, q->capacity);
    fflush(stdout);
}

我是初学者，我正在做一项使这些函数“线程安全”所需的作业。它应该是一个库，其他程序将使用它来测试它。可以看到，我全局声明了sem（这感觉我不能在函数里声明），调用sem_init在函数queueCreate中，在函数queueDetroy中调用sem_destroy，基本上把所有sem_wait 和 sem_destroy 的其他函数。但是当我尝试测试它时，测试程序（这些是模板，应该没有错误）基本上卡在一开始，就像在无限循环中一样，需要手动中断。不知道为什么。

Answer 1

您的某些方法正在等待信号量、返回，然后尝试 post 到它。您不能 post 返回函数内的信号量，该函数已完成执行。

例如：

int queueIsFull(Queue q){
sem_wait(&sem);
return (q->size == q->capacity);
sem_post(&sem);
}

应该是：

int queueIsFull(Queue q){
int ret_val;
sem_wait(&sem);
ret_val = (q->size == q->capacity);
sem_post(&sem);
return ret_val
}

在 C 中使用信号量的线程安全函数

Thread safe functions using semaphore in C

c

queue

multithreading

semaphore

thread-safety