C - Pthreads，一个消费者，多个生产者同步

Question

我有一项大学作业，必须使用线程进行一些计算。它归结为一个消费者和多个生产者 --> 每个生产者进行一次计算，消费者将其全部加在一起。

我在同步此过程时遇到问题，以便每当消费者计算完其部分并退出其关键部分时，生产者就会进入其关键部分。

这是我到目前为止的代码:

消费者

do
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_wait(&consumer, &mutex);

        /*Do some stuff*/

    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    count++;
} while(count < m); /*Where m is the number of producers*/

PRODUCER - 每个生产者仅产生一个值(必需 - 分配)

pthread_mutex_lock(&mutex);

    /*Do some stuff*/

pthread_cond_signal(&consumer);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

是否可以仅使用条件和互斥锁来做到这一点？如果没有，我假设添加信号量会让事情变得更容易，但我宁愿尝试不添加信号量。

每个生产者必须将其产品放入一个全局变量中，然后消费者必须访问该变量。

如果还有什么需要，请告诉我。

解决方案:阅读 John Bollinger 的回复后，我能够解决我的问题并创建一个有效的生产者/消费者问题。

/******************CONSUMER*****************/
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(count < m) /*While there are more threads*/
{
    /*Makes producers wait for the consumer to be ready before
    altering the global variable*/
    if( predicate = -1 )
    {
        predicate = 0;
        pthread_cond_signal(&producer);
    }
    /*Make consumer wait for the global variable to be altered*/
    while(predicate == 0)
        pthread_cond_wait(&consumer, &mutex);

      /*Do some stuff with global variable*/
      predicate = 0; /*Consumed*/

    count++;
    /*Tell a producer that the predicate has been consumed*/
    pthread_cond_signal(&producer);
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);


/********************PRODUCER********************/
pthread_mutex_lock(&mutex);

/*If the consumer is not ready yet, wait. I.e. if it's still
  creating more threads*/
if(predicate == -1)
{
    pthread_cond_wait(&producer, &mutex);
}

/*If there is already a product to be consumed, wait until
 *consumed*/
while( predicate != 0 )
{
    pthread_cond_wait(&producer, &mutex);
}

    /*Do some stuff with global variable*/

/*Tell consumer that a product is ready to be consumed*/
pthread_cond_signal(&consumer);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

Answer 1

Is it possible to do this with only conditions and the mutex?

假设您的意思是不使用任何其他同步对象，而不是根本不使用其他任何东西(例如变量)，是的，这是可能的。您可以使用一个互斥体和一个条件变量来完成此操作，或者在这种情况下，您可以考虑使用两个 CV——一个用于消费者，另一个用于所有生产者。

永远不要忘记，正确使用条件变量总是需要等待某些谓词变为真。谓词对于 CV 本身来说是外部的，测试它是程序员的责任。等待条件变量的标准模式如下:

1. 锁定互斥体
2. 测试谓词
3. 如果谓词为真，则转到 (6)
4. 等待简历
5. 等待返回后，转到 (2)
6. [可选]在互斥锁的保护下做一些事情
7. 解锁互斥体

有必要在等待之前测试谓词，并且有必要在等待返回后再次测试(可能再次等待)。

在您的情况下，生产者线程的谓词是“用于记录产品的全局变量可供我使用”。消费者线程的谓词是“全局变量中有可用的产品”。根据产品的性质和类型，可能需要添加一个辅助变量，线程可以使用该变量在它们之间传达这些谓词的状态。

还要注意，当像这样的系统中的一个线程完成自己的工作时，该线程必须适本地更新全局状态并向条件变量发出信号，以便其他线程有机会继续进行。这可能作为上述步骤 (6) 的一部分发生，或者线程可能在一段时间后再次锁定互斥体，以便更新共享状态并向 CV 发出信号。