c++ - 使用互斥体锁定 vector - Boost

Question

我正在为路由器编写代码，我想在接收器线程上收到数据包后，将该数据包(目前为“unsigned char *”类型)存储在 vector 中。我有两个链接到两个不同接口(interface)的接收器线程，并且接收器线程应该仅在另一个线程尚未访问 vector 时存储收到的数据包。

除了两个接收线程之外，我还将有一个处理数据包的主线程和两个发送线程，每个接口(interface)一个。总线程数为 5。为了防止不同线程在 vector 中写入或读取时出现问题，我听说了互斥锁，据说它应该锁定其他(在本例中)线程的 vector ，直到有问题的线程之后已完成从 vector 的读取或写入。

我想知道这是如何处理成代码的。一些例子将非常感激。我对 C++、Boost 和 Raw Sockets 都很陌生。最重要的是，我还不太喜欢在 C++ 中使用不同的类。我非常了解它们在 Java 和 C# 中的工作原理，但我发现 C++ 非常不同(因为头文件)。我将所有代码都放在一个巨大的主类中，这可能不是很好的编码风格，但这就是它现在的工作方式。

我应该创建一个类(.h 和 .cpp 文件)来处理这个 vector ，还是应该在我的巨型主类中实现它，如果是这样，我会很高兴得到一些简单的例子。下面是我希望我的程序如何工作的示例。我已经有了 RecvThread，并且可以打印出数据包的 MAC Hdr。

void RecvThread()
{
    //receive a packet


    while(true)
    {
        //get lock status from vector

        if(vector is locked)
        {
            usleep(10000);
        }
        else
        {
            //lock vector
            //save packet in vector
            //unlock vector
        }
    }
}

void SendThread()
{
    while(true)
    {
        //get lock status from vector

        if(vector is locked)
        {
            usleep(10000);
        }
        else
        {
            //lock vector
            //get packet from vector
            //unlock vector
        }
    }

    //send the packet
}

void MainThread()
{

    while(true)
    {
        if(recv vector is empty)
        {
            usleep(10000);
        }
        else if(recv vector is locked)
        {
            usleep(10000);
        }
        else
        {
            //lock recv vector
            //get packet in front of queue
            //unlock recv vector
            //process packet (update different fields)
            //get packet interface (either 1 or 2)
            if(send vector (matching interface) is locked)
            {
                usleep(10000);
            }
            else
            {
                //lock send vector (matching interface)
                //save packet to send vector (matching interface)
                //unlock send vector (matching interface)
            }
        }
    }
}

int main()
{
    //create Recv vector
    //create Send vector 1 and 2 (one for each interface)
    //create and join RecvThread 1 and 2
    //create and join SendThread 1 and 2
    //create and join MainThread
}

Answer 1

希望这能给您带来启发。没有测试它，因为它显然不完整:) 关键是boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mx_);因为这一行一次只能由一个线程执行。实际发生的情况是，例如线程 A 调用此函数，因为它是第一个到达那里的线程 boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mx_);立即返回，线程可以进入所谓的临界区(锁之后的代码段)。基本上boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mx_);仅当临界区内没有其他线程时才返回。如果临界区已被另一个线程访问，boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mx_);直到另一个线程离开临界区才返回。为了让等待线程立即继续，需要解锁互斥体。在 boost 中，一旦阻塞线程(第一个进入该部分的线程)离开临界区的函数范围，就会自动完成此操作。离开作用域会破坏变量 mx_它允许创建并锁定另一个同名的互斥体。

编辑:您不必专门锁定一个变量，例如 vector 。您锁定了访问该变量的代码段。

class Receiver{
private:
  boost::mutex mx_;
  int *data_;   // I need protection

public:
  bool receive_data(){
    // Prepare connection and do some stuff...

    void some_function(){
      // Before we access data_, we need to make sure only the current thread does so.
      // Mutex will unlock once the scope of this function is left
      boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mx_); 

      // Access data_ here (mutex is locked)
      //....
    } // End of scope and mutex unlocks automatically since it's destroyed
    return true;  // Will unlock the mutex since the function's scope is left. 
  }
};