c - 如果我们需要按特定顺序打印多线程计算的结果，为什么信号而不是广播有效？

Question

在我下面的代码中，我创建了一个线程池，它对一个公共(public)数组进行一些计算。但是，我希望并行完成计算，我想打印计算结果，这样线程 ID x 就不会在线程 ID y 之前打印其结果，其中 x > y。所以首先我想打印 id 0 的结果，然后是 1、2 等等。

我正在使用 pthreads 来做这件事。最初我使用 pthread_cond_broadcast 来唤醒阻塞的线程(一切正常)，但后来出于好奇我尝试了 pthread_cond_signal。有趣的是，该程序仍然可以正常运行。

但是我不明白为什么。即:

1. 我生成了 5 个线程。他们都完成了他们的计算。
2. 其中 4 个被阻塞，而线程 id 0 打印其结果和信号。
3. 根据 spec pthread_cond_signal“应解除至少一个被阻塞的线程”。所以也许它会解锁线程 id 3。
4. 线程 id 3 无法继续，因为还没有轮到它打印结果，所以它会等待。
5. 随之而来的是僵局。

那么为什么 pthread_cond_signal 仍然有效？是因为一再的运气还是因为我的操作系统创建了一个阻塞线程队列，而线程 ID 1 恰好位于该队列的头部？

这是我的代码(等待/信号逻辑在函数 ComputeThread 中):

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define DEFAULT_VAL 5
#define ARR_LEN 5
#define THREADS_NUM 5

typedef struct helper_t {
    int * currId;
    int threadId;
    int * computeArr;
    pthread_mutex_t * mutex;
    pthread_cond_t * cond;
} helper_t;

int * initComputeArr(int len) {
    int i;
    int * computeArr = (int *) malloc(sizeof(int) * len);
    for(i = 0; i < len; i++) {
        computeArr[i] = DEFAULT_VAL;
    }
    return computeArr;
}

void mallocError() {
    printf("malloc error\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

helper_t * initHelpers(pthread_mutex_t * mutex, pthread_cond_t * cond, int * computeArr) {
    int i;
    helper_t * helpers = (helper_t *) malloc(sizeof(helper_t) * THREADS_NUM);
    int * currId = (int *) malloc(sizeof(int));
    if(!helpers || !currId) {
        mallocError();
    } else {
        *currId = 0;
        for(i = 0; i < THREADS_NUM; i++) {
            helpers[i].mutex = mutex;
            helpers[i].cond = cond;
            helpers[i].computeArr = computeArr;
            helpers[i].currId = currId;
            helpers[i].threadId = i;
        }
    }
    return helpers;
}

void printHelper(helper_t * h) {
    printf("threadId %d, currId %d\n", h->threadId, *h->currId);
}

void printHelpers(helper_t * h, int len) {
    int i;
    for(i = 0; i < len; i++) {
        printHelper(&h[i]);
    }
}

int calc(int * arr, int uptoIndex) {
    int i, sum = 0;
    for(i = 0; i <= uptoIndex; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    return sum;
}

void * ComputeThread(void * arg) {
    int calcResult;
    helper_t * h = (helper_t *) arg;
    pthread_mutex_t * mutex = h->mutex;
    pthread_cond_t * cond = h->cond;
    calcResult = calc(h->computeArr, h->threadId);
    sleep(1);
    pthread_mutex_lock(mutex);
    while(*h->currId != h->threadId) {
        printf("id %d waiting...\n", h->threadId);
        pthread_cond_wait(cond, mutex);
    }
    printf("curr %d, threadId %d, result %d\n", *h->currId, h->threadId, calcResult);
    (*h->currId)++;
    pthread_cond_signal(cond);
    pthread_mutex_unlock(mutex);
    pthread_exit((void *) calcResult);
}

int main() {
    int i;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
    int * computeArr;
    int * calcResutls;
    helper_t * helpers;
    pthread_t threads[THREADS_NUM];

    computeArr = initComputeArr(ARR_LEN);
    calcResutls = initComputeArr(ARR_LEN);
    helpers = initHelpers(&mutex, &cond, computeArr);
    printHelpers(helpers, THREADS_NUM);

    for(i = 0; i < THREADS_NUM; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, ComputeThread, (void *) &helpers[i]);
    }

    for(i = 0; i < THREADS_NUM; i++) {
        pthread_join(threads[i], (void **) &calcResutls[i]);
    }

    for(i = 0; i < ARR_LEN; i++) {
        printf("%d, ", calcResutls[i]);
    }
    printf("\n");
    printf("end of calc\n");

    return 0;
}

Answer 1

我看到未定义的行为被调用，因为代码未初始化互斥锁和条件。