c++ - 多线程 - 彼得森的算法不起作用

Question

这里我使用Peterson的算法来实现互斥。

我有两个非常简单的线程，一个将计数器加 1，另一个将它减 1。

const int PRODUCER = 0,CONSUMER =1;
int counter;
int flag[2];
int turn;

void *producer(void *param)
{

    flag[PRODUCER]=1;
    turn=CONSUMER;
    while(flag[CONSUMER] && turn==CONSUMER);

    counter++;

    flag[PRODUCER]=0;
}

void *consumer(void *param)
{
    flag[CONSUMER]=1;
    turn=PRODUCER;
    while(flag[PRODUCER] && turn==PRODUCER);

    counter--;

    flag[CONSUMER]=0;
}

当我只运行一次时，它们工作正常。

但是当我再次循环运行它们时，奇怪的事情发生了。

这是我的主要函数。

int main(int argc, char *argv[])
{
    int case_count =0;
    counter =0;
    while(counter==0)
    {
        printf("Case: %d\n",case_count++);
        pthread_t tid[2];
        pthread_attr_t attr[2];

        pthread_attr_init(&attr[0]);
        pthread_attr_init(&attr[1]);

        counter=0;
        flag[0]=0;
        flag[1]=0;
        turn = 0;

        printf ("Counter is intially set to %d\n",counter);

        pthread_create(&tid[0],&attr[0],producer,NULL);
        pthread_create(&tid[1],&attr[1],consumer,NULL);

        pthread_join(tid[0],NULL);
        pthread_join(tid[1],NULL);

        printf ("counter is now %d\n",counter);
    }

    return 0;
}

我一次又一次地运行这两个线程，直到在一种情况下计数器不为零。

然后，经过几种情况，程序总会停止!有时是数百个案例，有时是数千个，甚至是数万个事件。

这意味着在一种情况下计数器不为零。但为什么？？？这两个线程在关键 session 中修改计数器，并且只增加和减少一次。为什么计数器不会为零？

然后我在其他电脑上运行这段代码，更奇怪的事情发生了——在一些电脑上程序似乎没有问题，而其他电脑和我有同样的问题!为什么？

顺便说一句，在我的电脑中，我在 VM ware 的虚拟电脑 Ubuntu 16.04 中运行这段代码。别人的电脑也是Ubuntu 16.04，但不是都在虚拟机里。并且出现问题的计算机既有虚拟机也有真机。

Answer 1

Peterson 算法仅适用于单核处理器/单 CPU 系统。

那是因为它们不进行真正的并行处理。两个原子操作永远不会在那里同时执行。

如果您有 2 个或更多 CPU/CPU 核心，则每个 cpu(核心)可以同时执行的原子操作数量增加一个。这意味着，即使整数赋值是原子的，它也可以在不同的 CPU/内核中同时执行多次。

在您的情况下，turn=CONSUMER/PRODUCER; 只是在不同的 CPU/内核中同时被调用两次。

停用所有 CPU 内核，但一个用于您的程序，它应该可以正常工作。