c - posix sem_post 无法在线程中的 sem init 处唤醒 sem_wait。 Linux

Question

这是一个奇怪的问题。我先初始化sem并销毁它，然后我在一个线程中再次初始化它。然后，我无法再次唤醒它。代码是:

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <time.h>
#include <assert.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>

sem_t sem;
int key = 1;

static void *
wait_func()
{
    printf("i'm wait\n");
    sem_wait(&sem);
}

static void *
cancel_func(void *arg)
{
    pthread_t tid = *(pthread_t *)arg;
    if (key == 1)
    {
        sleep(1);
        key = 0;
    }
    else
        sleep(3);
    if(pthread_cancel(tid) == 0)
        printf("cancle!\n");

    sem_init(&sem, 0, 0);
    sem_destroy(&sem);
}

int
main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t wthread, cthread;
    pthread_attr_t attr;
    int i = 0;

    pthread_attr_init(&attr);
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);

    sem_init(&sem, 0, 0);

    while (i < 2)
    {
    //        sem_init(&sem, 0, 0);

        pthread_create(&wthread, &attr, wait_func, NULL);
        if (i < 1)
            pthread_create(&cthread, &attr, cancel_func, &wthread);
        if (key == 0)
        {
            sleep(2);
            if (sem_post(&sem) == 0)
                printf("post!\n");
            key = 1;
        }
        sleep(4);
        ++i;
    }
    sleep(1000);
}

然而，它会像评论一样在while循环中更改sem_init!所以我跟踪了两个程序，发现1)线程中的init，sem_post没有调用sys_futex，像这样:

nanosleep({2, 0}, i'm wait

{2, 0}) = 0 write(1, "post!\n", 6post! ) = 6

2)在主进程中初始化，sem_post调用sys_futex，像这样:

nanosleep({2, 0}, i'm wait

{2, 0}) = 0 futex(0x600dc0, FUTEX_WAKE_PRIVATE, 1) = 1 write(1, "post!\n", 6post! ) = 6

然后，我想这可能是系统调用的问题。我已经使用 gdb 反汇编了 sem_post 中的两个程序。不幸的是，1)线程中的init，它也在sem_post中调用了系统调用；2)比较了它们的注册状态，其中rip是系统调用，也是一样。

in thread:
rax            0xca     202          //sys_futex
rbx            0x3c0e61bbc0     257939323840
rcx            0x0      0            //utime
rdx            0x1      1            //val
rsi            0x81     129          //op:private_wake
rdi            0x600dc0 6294976      //sem uaddr
in main process:
rax            0xca     202
rbx            0x3c0e61bbc0     257939323840
rcx            0x0      0
rdx            0x1      1
rsi            0x81     129
rdi            0x600da0 6294944

最后，我不知道这个问题。请给我一些建议以找出解决方案，谢谢。

Answer 1

我认为你的问题出在key的访问上。不能保证对共享变量的访问是原子的。特别是编译器可能会优化从内存中读取值，这样它就不会看到在另一个线程中对值进行的修改。

为避免优化器启动，您必须声明您的key 变量volatile。但我不确定您编写程序的方式是否可以保证存在内存屏障，这些内存屏障可以保证线程可以看到修改并且并发写入不会混淆。

现代C11还有_Atomic来确保访问是原子的。但 C11 尚未完全实现(可能有一些编译器具有该功能)。如果是这样，那么信号量就会有问题，因为 C11 只有互斥量而不是信号量作为锁结构。目前还没有具体说明这两个功能如何合作。