如何使用 pthread 读取/写入共享变量？

Question

我有两个线程，在 linux 上使用 C pthreads。其中一个写入数据，另一个正在读取数据。我正在使用一个变量来允许读取线程何时允许读取并允许写入线程。所以互斥锁适用于这个名为“newData”的布尔变量。我的问题是：我是否需要在“if”条件内锁定/解锁访问周围的互斥锁？两种方式都有效，但我认为只是因为在这个变量上重叠写/读的机会很少。我展示了这两种选择来更好地解释我的问题：

线程 1：

pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
if (!newData) {
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
    uchar *lattice_pos = lattice;
    int i;
    for(i=0; i<size; i++) {
        *lattice_pos = rand()%CHAR_MAX;
        lattice_pos++;
    }
    pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
    newData = TRUE;
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
} else {
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
}

线程 2：

pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
if(newData) {
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
    renderUpdate();
    pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
    newData = FALSE;
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
} else {
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
}

第二个版本，可行但不知道是否正确：

线程 1：

if (!newData) {
    uchar *lattice_pos = lattice;
    int i;
    for(i=0; i<size; i++) {
        *lattice_pos = rand()%CHAR_MAX;
        lattice_pos++;
    }
    pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
    newData = TRUE;
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
}

线程 2：

if(newData) {
    renderUpdate();
    pthread_mutex_lock( &lattice_mutex );
    newData = FALSE;
    pthread_mutex_unlock( &lattice_mutex );
}

Answer 1

第一个版本是正确的，您需要在写入和读取时使用互斥锁。

但是，AFAIK，几乎所有的架构都具有对一个数据单元（例如 int）原子的简单读写访问。但是，请注意，在内存排序较弱的架构上，您可能会遇到问题，例如在缓冲区实际包含数据之前看到“缓冲区满”标志为真。

请注意，代码可能不是您能做的最好的，因为它从不休眠（使用忙等待）。如果您想在任一线程中等待数据，则必须将条件变量与互斥锁一起使用。

Answer 2

这是从您的第一个版本派生的 - 它稍微简单一些。

线程 1：作家

pthread_mutex_lock(&lattice_mutex);
if (!newData) {
    pthread_mutex_unlock(&lattice_mutex);  // Omit?
    uchar *lattice_pos = lattice;
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        *lattice_pos++ = rand() % CHAR_MAX;
    pthread_mutex_lock(&lattice_mutex);   // Omit?
    newData = TRUE;
}
pthread_mutex_unlock(&lattice_mutex);

线程 2：阅读器

pthread_mutex_lock(&lattice_mutex);
if (newData) {
    pthread_mutex_unlock(&lattice_mutex);   // Omit?
    renderUpdate();
    pthread_mutex_lock(&lattice_mutex);     // Omit?
    newData = FALSE;
}
pthread_mutex_unlock(&lattice_mutex);

这取决于晶格信息的确切使用方式，但鉴于互斥体的名称，我认为在修改晶格时应该将其锁定，因此有两对线标记为“省略？”应该被删除。否则，格不会受到并发访问的保护。

补充：我认为第二个版本是错误的 - 它没有正确保护晶格。