c - 解决信号量初始化期间的竞争条件

Question

我有一个必须在线程之间共享的数组，由信号量保护。我把初始化代码放在了一个可以多次调用的函数里面，一个“构造函数”，如下:

#include <stdbool.h> //for bool
#include <semaphore.h>

sem_t global_mutex;
char global_array[N]; // Protected with global_mutex

struct my_struct *new_my_struct(){
    static bool is_init = false; // This will be initialized only once, right?
    if (!is_init){                         // 1
        sem_init(&global_mutex, 0, 1);     // 2
        sem_wait(&global_mutex);           // 3
        if (!is_init){                     // 4
           is_init = true;                 // 5
           ... initialize global_array ... // 6
        }
        sem_post(&global_mutex);           // 7
    }

    ... proceed on the create and return a my_struct pointer ...
}

在理想世界中，线程将从 1 运行到 7，初始化数组并退出临界区。即使另一个线程在 2 中停止，4 中的测试也将是错误的并且数组不会被覆盖。我没有想太多如果一个线程卡在 1 并重新初始化信号量会发生什么，但我相信这不是什么大问题 只要 is_init 被设置为 true第一个运行的线程!

现在，如果一个线程在 4 中停止，而另一个线程从开始运行到完成，初始化并填充 global_array，则存在竞争条件。当线程运行到第 4 次时停止，它会重新初始化数组并删除第一个线程存储的状态。

我想知道是否有任何方法可以避免这种竞争条件(也许是 static 的巧妙使用？)或者我是否应该将初始化代码与构造函数分开并在主线程，当没有并发时。

此代码正在使用中，我还没有遇到竞争条件。但是，据我所知，我希望更正它。

Answer 1

如果信号量的真正用途是作为互斥体，那么只使用pthread_mutex_t。这些可以静态初始化，这样您的问题就会消失。

语法是

pthread_mutex_t global_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

如果您确实需要全局对象的动态初始化，请查看pthread_once。这是 POSIX 为此类任务预见的类型 (pthread_once_t) 和函数。