c - 当 pthread_mutex 在线程 A 中被锁定和解锁时，为什么另一个线程 B 正在运行？

Question

根据手册页

pthread_mutex_lock locks the given mutex. If the mutex is currently unlocked, it becomes locked and owned by the calling thread, and pthread_mutex_lock returns immediately. If the mutex is already locked by another thread, pthread_mutex_lock suspends the calling thread until the mutex is unlocked.

我的理解是当 line 3 执行时 main thread 拥有 mtx 的所有权。然后它执行其临界区操作，然后到达 第 4 行 并解锁 mtx。我的问题是 -

1. 当mtx被锁定时，另一个线程能否并发运行？
2. line 2 有什么用，因为 newThread 只有在 line 4 执行后才能解锁 mtx ，从而使 第 2 行 变得多余？

3. 如果取消注释 第 1 行 会发生什么情况？

   #include<stdio.h>
   #include<pthread.h>
   #include<semaphore.h>
   #include<unistd.h>
   
   
   sem_t bin_sem;
   pthread_mutex_t mtx;
   char message[100];
   
   
   void * thread_function(void * arg)
   {   
       int x;
       char message2[10];
       while(1)
       {   
   
   //      pthread_mutex_lock(&mtx); //line 1
           printf("thread2 : waiting..\n\n");
           sem_wait(&bin_sem);     
           printf("hi i am the new thread waiting inside critical..\n");
           scanf("%s",message);
           printf("You entered in newthread:%s\n\n",message);
           sem_post(&bin_sem);
           pthread_mutex_unlock(&mtx); //line 2
   
       }
   
   }
   
   int main(void)
   {
       pthread_t athread;
       pthread_attr_t ta;
       char message2[10];
       int x;
   
       sem_init(&bin_sem,0,1);
   
       pthread_mutex_init(&mtx,NULL);
   
       pthread_attr_init(&ta);
       pthread_attr_setschedpolicy(&ta,SCHED_RR);                                                                                                                                                                                                       
   
       pthread_create(&athread,&ta,thread_function,NULL);
       while(1)
       {   
           pthread_mutex_lock(&mtx); //line 3
           printf("main waiting..\n\n");
           sem_wait(&bin_sem); 
           printf("hi i am the main thread waiting inside critical..\n");
           scanf("%s",message);
           printf("You entered in main:%s\n\n",message);
           sem_post(&bin_sem);
           pthread_mutex_unlock(&mtx); //line 4
       }
       sleep(5);       
   }
   

Answer 1

互斥体是一种实现临界区的机制。

pthread_mutex_lock(x) 和pthread_mutex_unlock(x) 调用之间的任何代码在任何给定时间都只会在一个线程中执行。就这样。

所以...

1. Can the other thread concurrently run when mtx is locked?

如果它没有锁定 mtx，那么当然可以。

2. What is the use of line 2 since newThread can only unlock mtx when line 4 has been executed, and thus makes line 2 redundant?

互斥体变得无用，你也得到UB因为你在没有锁定它的线程中解锁它:

If the mutex type is PTHREAD_MUTEX_DEFAULT...
Attempting to unlock the mutex if it was not locked by the calling thread results in undefined behavior.

(默认情况下，您获得互斥类型 PTHREAD_MUTEX_DEFAULT)

3. What would happen if line 1 is uncommented?

你得到 thread starvation ，因为互斥量几乎一直处于锁定状态，并且在解锁后立即重新锁定(POSIX 不保证互斥量的公平性)。

POSIX semaphore在某些情况下确实提供了公平性(当您使用 SCHED_FIFO 或 SCHED_RR 调度程序时)，但是 heavier .

我不太明白您要实现的目标(该应用程序看起来做作)。在实际应用程序中，任一线程需要执行的操作可能有一些逻辑顺序。因此，如果信号量适合您，我会保留它并删除互斥体。