并发队列，C答案

【问题标题】：Concurrent Queue, C并发队列，C
【发布时间】：2011-05-12 07:17:56
【问题描述】：

所以，我试图在 C 中实现一个并发队列。我将方法分为“读取方法”和“写入方法”。因此，当访问写入方法时，例如 push() 和 pop()，我获得了一个写入器锁。读取方法也是如此。此外，我们可以有多个读者，但只有一个作者。

为了让它在代码中工作，我为整个队列设置了一个互斥锁。还有两个条件锁——一个给作者，另一个给读者。我还有两个整数来跟踪当前使用队列的读取器和写入器的数量。

所以我的主要问题是 - 如何实现多个读取器同时访问读取方法？

目前这是我的一般读取方法代码：（在伪代码中 - 不是 C。我实际上使用的是 pthreads）。

mutex.lock();
while (nwriter > 0) {
  wait(&reader);
  mutex.unlock();
}
nreader++;
//Critical code
nreader--;
if (nreader == 0) {
  signal(&writer)
}
mutex.unlock

所以，假设我们有一个持有互斥锁的阅读器。现在任何其他出现并试图获得互斥锁的读者都无法获得。不会堵吗？那么有多少个reader同时访问read方法呢？

我的推理正确吗？如果是，如何解决？

【问题讨论】：

您需要在混合中添加一个信号量。并查看google.co.uk/…
我相信只使用条件变量是可能的。但是如果我必须使用信号量，你会说我应该用它做什么？
链接是一篇描述使用互斥体和信号量的算法的经典文章。
哦，谢谢！我没有注意到链接。

标签： c concurrency

【解决方案1】：

如果这不是为了练习，请使用来自 pthread 的读写锁（pthread_rwlock_* 函数）。

另请注意，使用锁 stil 保护单个调用可能无法提供必要的正确性保证。例如，从 STL 队列中弹出元素的典型代码是

if( !queue.empty() ) {
    data = queue.top();
    queue.pop();
}

即使在队列方法中使用了锁，这也会在并发代码中失败，因为从概念上讲，这段代码必须是原子事务，但实现不提供这样的保证。线程可能会弹出与 top() 读取的元素不同的元素，或者尝试从空队列中弹出，等等。

【讨论】：

【解决方案2】：

请找到以下读\写函数。

在我的函数中，我使用 canRead 和 canWrite 互斥体和 nReads 来表示读者数量：

写函数：

lock(canWrite) // Wait if mutex if not free
// Write
unlock(canWrite)

读取函数：

lock(canRead) // This mutex protect the nReaders
nReaders++    // Init value should be 0 (no readers)
if (nReaders == 1) // No other readers
{
   lock(canWrite)  // No writers can enter critical section
}
unlock(canRead)

// Read

lock(canRead)
nReaders--;
if (nReaders == 0) // No more readers
{
   unlock(canWrite) // Writer can enter critical secion
}
unlock(canRead)

【讨论】：

此代码假定锁可以从不同的线程获取和释放（canWrite 锁正在被读者使用），因此如果锁实现不允许这样做，则可能无法工作。

【解决方案3】：

一个经典的解决方案是多阅读器，单一作者。

一个数据结构一开始就没有读者也没有写者。

您允许任意数量的并发读者。

当一个作家出现时，你会阻止他，直到所有当前的读者都完成；然后你让他走（任何新出现的读者和作者，而作者被阻止在他身后排队，按顺序）。

【讨论】：

【解决方案4】：

你可以试试这个c原生库，无锁，适合跨平台lfqueue，

例如：-

int* int_data;
lfqueue_t my_queue;

if (lfqueue_init(&my_queue) == -1)
    return -1;

/** Wrap This scope in other threads **/
int_data = (int*) malloc(sizeof(int));
assert(int_data != NULL);
*int_data = i++;
/*Enqueue*/
 while (lfqueue_enq(&my_queue, int_data) == -1) {
    printf("ENQ Full ?\n");
}

/** Wrap This scope in other threads **/
/*Dequeue*/
while  ( (int_data = lfqueue_deq(&my_queue)) == NULL) {
    printf("DEQ EMPTY ..\n");
}

// printf("%d\n", *(int*) int_data );
free(int_data);
/** End **/

lfqueue_destroy(&my_queue);

【讨论】：