posix sem_post 无法唤醒 sem_wait 线程中的 sem init。 linux

Question

这是一个奇怪的问题。我先初始化sem并破坏它，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，在 while 循环中改变 sem_init 就像评论一样！所以我跟踪了两个程序，发现 1) 在线程中初始化，sem_post 没有调用 sys_futex，像这样：

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

{2, 0}) = 0 写（1，“发布！\ n”，6发布！ ) = 6

2)在主进程初始化，sem_post调用sys_futex，如下：

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

{2, 0}) = 0 futex(0x600dc0, FUTEX_WAKE_PRIVATE, 1) = 1 写（1，“发布！\ n”，6发布！ ) = 6

然后，我想这可能是系统调用的问题。我使用 gdb 反汇编了 sem_post 中的两个程序。不幸的是，1）在线程中初始化，它也在sem_post中调用了syscall；2）比较了它们的注册表状态，其中rip是syscall，也是如此。

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

我认为您的问题在于对key 的访问。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完成的对值的修改。

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能保证有内存屏障可以保证线程可以看到修改和并发写入不会混淆。

现代 C11 也有_Atomic 以确保访问是原子的。但是 C11 还没有完全实现（可能有一些编译器具有该功能）。如果是这样，信号量就会有问题，因为 C11 只有互斥体，没有信号量作为锁结构。目前还没有具体说明这两个功能将如何合作。