c - 2个以上线程的自写互斥锁

Question

我已经编写了以下代码，到目前为止，在我的所有测试中，我似乎已经为我的 4 个线程编写了一个有效的 Mutex，但我想听听其他人对我的解决方案有效性的看法。

typedef struct Mutex{
    int turn;
    int * waiting;
    int num_processes;
} Mutex;

void enterLock(Mutex * lock, int id){   
    int i;
    for(i = 0; i < lock->num_processes; i++){
        lock->waiting[id] = 1;
        if (i != id && lock->waiting[i])
            i = -1;
        lock->waiting[id] = 0;
    }
    printf("ID %d Entered\n",id);
}

void leaveLock(Mutex * lock, int id){
    printf("ID %d Left\n",id);
    lock->waiting[id] = 0;
}

void foo(Muted * lock, int id){
    enterLock(lock,id);
    // do stuff now that i have access
    leaveLock(lock,id);
}

Answer 1

我觉得有必要在这里写一个答案，因为这个问题很好，考虑到它可以帮助其他人理解互斥的一般问题。在你的情况下，你已经走了很长一段路来隐藏这个问题，但你无法避免它。归结为:

01  /* pseudo-code */
02  if (! mutex.isLocked())
03        mutex.lock();

您总是需要在 02 和 03 行之间进行线程切换。所以有一种可能的情况是，两个线程发现 mutex 已解锁并在那之后被中断......只是稍后恢复并单独锁定这个互斥锁。您将有两个线程同时进入临界区。

因此，您绝对需要实现可靠的互斥是一个原子操作，它测试一个条件并同时设置一个值，同时没有任何机会被打断。

01  /* pseudo-code */
02  while (! test_and_lock(mutex));

一旦此test_and_lock 函数无法中断，您的实现就是安全的。直到 c11 , C 没有提供这样的东西，所以 pthreads 的实现需要使用例如程序集或特殊的编译器内在函数。用c11 ，终于有了一种“标准”的方式来写这样的原子操作，但我不能在这里举个例子，因为我没有那样做的经验。对于一般用途，pthreads 库将为您提供所需的内容。

编辑:当然，这仍然是简化的——在多处理器场景中，您需要确保即使是内存访问也是互斥的。