pthread 的 Win32 替代方案

Question

是否可以使用标准的 win32 CreateMutex 样式代码编写此代码。我只是想知道我是否想在我们的应用程序中引入一个新库，或者我是否可以找到一种自己编写的方法。我只是不知道如何在关键部分中等待。这是我当前使用 pthread 库的工作代码。

T remove() {
    pthread_mutex_lock(&m_mutex);
    while (m_queue.size() == 0) {
        pthread_cond_wait(&m_condv, &m_mutex);
    }
    T item = m_queue.front();
    m_queue.pop_front();
    pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
    return item;
}

Answer 1

对于 VC-2012 之前的支持，最好的替代方案是支持条件变量的 Boost.Thread。

Answer 2

这是我的尝试。这不是 win32 中条件等待锁的最佳实现，但我认为它有效。它可以使用仔细的代码审查审查。

一个警告 - 它不一定保证有序的公平性，因为所有等待的线程最初可能会被阻塞以等待事件。此时调度程序将恢复所有线程以继续运行（直到随后的阻塞 EnterCriticalSection 调用），但不一定按照线程到达 remove() 调用开始时的相同顺序。对于大多数只有少数线程的应用来说，这可能没什么大不了的，但这是大多数线程框架所保证的。

其他警告 - 为简洁起见，我省略了检查所有这些 Win32 API 的返回值的重要步骤。

CRITICAL_SECTION m_cs;
HANDLE m_event;

void Init()
{
   InitializeCriticalSection(&m_cs);
   m_event = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL); // manual reset event
}

void UnInit()
{
    DeleteCriticalSection(&m_cs);
    CloseHandle(m_event);
    m_event = NULL;
}

T remove()
{
    T item;
    bool fGotItem = false;
    while (fGotItem == false)
    {
        // wait for event to be signaled
        WaitForSingleObject(m_event, INFINITE);

        // wait for mutex to become available
        EnterCriticalSection(&m_cs);

        // inside critical section
        {
            // try to deque something - it’s possible that the queue is empty because another 
            // thread pre-empted us and got the last item in the queue before us

            size_t queue_size = m_queue.size();

            if (queue_size == 1)
            {
               // the queue is about to go empty
               ResetEvent(m_event);
            }

            if (queue_size > 0)
            {
                fGotItem = true;
                item = m_queue.front();

                m_queue.pop();        
            }
        }

        LeaveCriticalSection(&m_cs);

    }

    return item;
}

void Add(T& item)
{
    // wait for critical section to become available
    EnterCriticalSection(&m_cs);

    // inside critical section
    {
        m_queue.push_back(item);

        SetEvent(m_event); // signal other threads that something is available
    }

    LeaveCriticalSection(&m_cs);
}

Answer 3

Windows Vista 为此类场景引入了新的原生 Win32 Conditional Variable 和 Slim Reader/Writer Lock 原语，例如：

使用临界区：

CRITICAL_SECTION m_cs;
CONDITION_VARIABLE m_condv;

InitializeCriticalSection(&m_cs);
InitializeConditionVariable(&m_condv);

...

void add(T item)
{ 
    EnterCriticalSection(&m_cs);
    m_queue.push_back(item);
    LeaveCriticalSection(&m_cs);
    WakeConditionVariable(&m_condv);
}

T remove()
{ 
    EnterCriticalSection(&m_cs);
    while (m_queue.size() == 0)
        SleepConditionVariableCS(&m_condv, &m_cs, INFINITE);
    T item = m_queue.front();
    m_queue.pop_front();
    LeaveCriticalSection(&m_cs);
    return item;
}

使用 SRW 锁：

SRWLOCK m_lock;
CONDITION_VARIABLE m_condv;

InitializeSRWLock(&m_lock);
InitializeConditionVariable(&m_condv);

...

void add(T item)
{ 
    AcquireSRWLockExclusive(&m_lock);
    m_queue.push_back(item);
    ReleaseSRWLockExclusive(&m_lock);
    WakeConditionVariable(&m_condv);
}

T remove()
{ 
    AcquireSRWLockExclusive(&m_lock);
    while (m_queue.size() == 0)
        SleepConditionVariableSRW(&m_condv, &m_lock, INFINITE, 0);
    T item = m_queue.front();
    m_queue.pop_front();
    ReleaseSRWLockExclusive(&m_lock);
    return item;
}