C Semaphore 奇怪的优先级行为

Question

我在 C 中练习并发，我似乎遇到了一些信号量问题。 我在 MacOSX 中使用 Xcode 6.3.2。

这是一个看起来很奇怪的示例程序：该示例的目的是打印 ABCD 或 BACD 字符串

#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>

void *thread1(void*);
void *thread2(void*);

sem_t *sem0, *sem1, *sem2;;

int main(int argc, const char * argv[]) {

    pthread_t t1, t2;

    sem0 = sem_open("sem0", O_CREAT, 0600, 2);
    sem1 = sem_open("sem1", O_CREAT, 0600, 0);
    sem2 = sem_open("sem2", O_CREAT, 0600, 0);

    // quick check
    if (sem0 == SEM_FAILED || sem1 == SEM_FAILED || sem2 == SEM_FAILED) {
        printf("Something went wrong\n");
        return 0;
    }

    pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL);

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);

    sem_close(sem0);
    sem_close(sem1);
    sem_close(sem2);

    return 0;
}

void *thread1(void* arg) {
    int n=0;
    while (n<10) {
        sem_wait(sem0);
        printf("A");
        fflush(stdout);
        sem_wait(sem1);
        printf("C");
        fflush(stdout);
        sem_post(sem2);
        n++;
    }
    pthread_exit(NULL);
}

void *thread2(void* arg) {
    int n=0;
    while (n<10) {
        sem_wait(sem0);
        printf("B");
        fflush(stdout);
        sem_post(sem1);
        sem_wait(sem2);
        printf("D\n");
        fflush(stdout);
        sem_post(sem0);
        sem_post(sem0);
        n++;
    }
    pthread_exit(NULL);
}

如果我正确实现了信号量，结果将是 ABCD 或 BACD，但实际上我会得到各种奇怪的输出。

我将在此处包含部分输出

ABCD
BAD
CABCD
BAD
CBAD
CBAD
CBAD
CBAD
CBAD
CBAD
C

有人可以帮助我吗？提前致谢

重要编辑： 我下载了 Ubuntu，代码在那里运行顺利，完全没有问题。所以，继续

• MacOSX 10.10.3 和 Xcode 6.3.2 --> 不能正常工作
• Ubuntu 15.04 --> 正常工作

不知道为什么。

Answer 1

您的问题可能是printf 输出被缓冲并在线程之间共享。在发布到信号量之前，您必须确保使用 fflush 清空缓冲区。

Answer 2

当您为sem2 调用sem_open() 时出现拼写错误 - 传入的名称是"sem1"：

sem1 = sem_open("sem1", O_CREAT, 0600, 0);
sem2 = sem_open("sem1", O_CREAT, 0600, 0);
//               ^^^^

所以指针sem1 和sem2 将指向同一个信号量。

Answer 3

Printf 正在访问一种资源，即标准输出文件描述符。您需要请求锁定以允许一次仅 一个线程 访问标准输出。否则你可能会得到交错的文本。我不确定你为什么要创建三个信号量，但考虑一下，如果你有多个信号量阻塞同一个资源，你就会有多个窗口对该资源打开。如果你一次只关闭一个，那么你根本就没有真正阻塞资源。

编辑： 一个例子。线程 1 锁定 sem 0，线程 2 等待。线程 1 解锁 sem0，线程 2 可以继续。线程 1 现在锁定 sem1。 虽然他们都在写标准输出。这意味着他们俩，即使遵守你的锁，也被允许写入标准输出。

为什么它没有更早发生只是由于线程争用。

编辑 2： 我认为约翰是对的，因为我最初的解释没有涵盖您的问题。我无法重现您的输出，也无法想象您的输出路径。即使使用其他人提到的 fflush 示例，即使使用与信号量应该工作的方式相同的缓冲区，我仍然看不到该特定字符串将如何形成。我只能猜测：

1. 您的信号量已命名，您不会破坏它们。这意味着它们在您的程序调用之间持续存在。如果您在正确的时间结束程序，信号量值可能会处于您不期望的状态（如果信号量存在，它们会忽略 sem_open 的 value 参数）。 也许这可能会导致您的输出。
2. 您没有检查 sem 函数的返回值，它们可能会返回错误。对无效信号量调用后续函数应立即返回，从而使您的 printfs 仅受线程争用的影响。