c++ - 只锁定两个可能的互斥量之一

Question

我有一个模拟汽车车间的多线程 C++ 程序。基本上，car 在这里是一个线程，station 是一个资源。它是这样工作的:汽车进入一个车间，它有一个站点列表(只是整数)，它必须访问，才能得到修理。有 3 种类型的站:

• 1x2 站 - 1 个站可以同时修理 2 辆汽车
• 1x1 站 - 1 个站可以同时修理 1 辆车
• 2x1 站点 - 完成工作需要 2 个站点

最后两种类型对我来说很容易，因为在 1x1 类型中，我只是将互斥锁锁定在 station 上，其他线程必须等待。在 2x1 类型上，我只是在两个站上使用 std::lock 以避免死锁等。

问题出在第一种类型上。让我们想象一下，同时修理两辆车意味着一辆车在车站的左侧，另一辆在车站的右侧(我将不得不用 ncurses 绘制这种情况) .所以我想像这样为 1x2 类型实现一个站:

class station1x2 {
public:
    std::mutex r_mutex;
    std::mutex l_mutex;
}

所以我想锁定 r_mutex 或 l_mutex，所以有 4 种可能的情况:

• 两个都没有锁，我锁哪个
• 右边的锁了，我锁左边的
• 左边的锁了，我锁右边的
• 他们都被锁定了，我等

这里的问题是:在 C++ 中是否有一种机制可以只锁定一个给定的互斥量？ (就像我给一些功能我的 r_mutex 和 l_mutex 并且它选择未锁定的一个并为我锁定它)。

Answer 1

互斥体在这里不是正确的同步原语。这可以通过信号量(基本上是互斥量为 0-1 的 0-n 基元)来完成，但标准库中没有信号量。

但是，您可以在此处使用一个条件变量。您将需要:

• 一个条件变量来表示“站点中有空闲空间”
• 代表车站可用空间的计数器(或其他方式，例如两个 bool 值)
• 保护这些的互斥体

进站时，锁定互斥锁，看看是否有空闲空间。如果有，占用一个，释放互斥量，并得到修复。如果两者都已满，则等待条件变量(这将释放互斥量)。

完成修复后，锁定互斥锁，将您的空间标记为可用空间，释放互斥锁并通知条件变量(因为现在有可用空间)。

在代码中:

class station1x2 {
public:
    std::mutex mutex;
    std::condition_variable cond;
    int freeSpaces;

    void enter() {
      std::unique_lock<std::mutex> l(mutex);
      cond.wait(l, [&]() { return freeSpaces > 0; }
      --freeSpaces;
    }

    void exit() {
      {
        std::unique_lock<std::mutex> l(mutex);
        ++freeSpaces;
      }
      cond.notify_one();
    }
}