C语言并发编程模型实例分析

这篇文章主要介绍“C语言并发编程模型实例分析”，在日常操作中，相信很多人在C语言并发编程模型实例分析问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”C语言并发编程模型实例分析”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

1、按照指定的顺序输出

我们执行两个线程：foo1和foo2

foo1:打印step1, step3

foo2:打印step2

请用并发使得按照1 2 3 的顺序输出

答：首先两个线程执行顺序不可预判，我们必须保证打印step2之前step1就打印好了，因此需要阻塞一下step2，实现的方式是初始化sem为0，只有打印完step1后（然后进行解锁，V操作）step2才能执行

同理，只有打印完step2后才解开阻塞step3的锁，具体看代码实现就明白了

#include "csapp.c"


sem_t step1_done, step2_done;

void*  foo1() {
    printf("test1 is done\n");
    V(&step1_done);                  //step1执行完毕了，那么foo2的阻塞就会被解开
    P(&step2_done);                  //测试是否step2执行完毕，
    printf("test3 is done\n");
    return NULL;
}

void* foo2() {
    P(&step1_done);
    printf("test2 is done\n");
    V(&step2_done);                  //step2执行完毕，解开打印step的锁
    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t tid1, tid2;
    Sem_init(&step1_done, 0, 0);            //第二个参数为0：在线程之间进行， 第三个参数初始化都为零
    Sem_init(&step2_done, 0, 0);


    Pthread_create(&tid1, NULL, foo1, NULL);
    Pthread_create(&tid2, NULL, foo2, NULL);


    //保证线程执行完毕之后主线程才退出，否则线程都执行不了了
    Pthread_join(tid1, NULL);
    Pthread_join(tid2, NULL);


    exit(0);

}

2、生产者消费者模型

主要的就是在生产和消费函数中对于信号量的处理

错误实例：

void sbuf_insert(subf_t* sp, int item) {
    sem_wait(&sp->mutex);
  	sem_wait(&sp->slots);

    //将项目放进buf中
    sp->buf[(++sp->rear) % (sp->n)] = item;

    sem_post(&sp->items);
    sem_post(&sp->mutex);

}


void sbuf_remove(sbuf_t* sp) {
  sem_wait(&sp->mutex);
  sem_wait(&sp->items);
  
  
  //do works
  
  sem_post(&sp->slots);
  sem_post(&sp->mutex);
}

如果我们在处理的时候先拿到 互斥锁,可能就会引起死锁

假设现在buf是满的，生产者拿到了互斥锁，但是自己因为没有空闲被 block…

此时消费者同样因为拿不到互斥锁而被 block…

其他的生产者同样也是没有 互斥锁被block…

解决方法：

比较简单，调换一下顺序就好了。相当于我们生产者、消费者在进行的时候 明确我到底要操控哪个格子 然后再拿mutex????

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>

typedef struct sbuf{
    int *buf;               /*堆上开辟的内存，用于存储*/
    int n;                  /*cap of the buf*/
    int front;              //第一个item
    int rear;               //最后一个item

    sem_t mutex;            //获取临界区的锁
    sem_t slots;            //空槽数目
    sem_t items;            //已经生产了的数目
}subf_t;

void sbuf_init(subf_t* sp, int n) {
    sp->n     = n;
    sp->buf   = static_cast<int *>(calloc(n, sizeof(int)));
    sp->front = 0;
    sp->rear  = 0;

    sem_init(&sp->mutex, 0, 1);
    sem_init(&sp->slots, 0, n);
    sem_init(&sp->items, 0, 0);
}

void sbuf_deinit(subf_t*sp) {
    free(sp->buf);
}


void sbuf_insert(subf_t* sp, int item) {
    //首先应该对信号量slots判断，你生产者看中
    sem_wait(&sp->slots);
    sem_wait(&sp->mutex);

    //将项目放进buf中
    sp->buf[(++sp->rear) % (sp->n)] = item;


    //CSAPP中提到，解锁的顺序一般是和加锁的顺序是相反的
    sem_post(&sp->mutex);
    sem_post(&sp->items);
}

int  sbuf_remove(subf_t* sp) {
    int item;
    sem_wait(&sp->items);       //我看上哪个格子的产品了
    sem_wait(&sp->mutex);

    item = sp->buf[(++sp->front) % (sp->n)];

    sem_post(&sp->mutex);
    sem_post(&sp->slots);
    return item;
}

3、读写锁

第一类读者、写者问题（读者优先）

• 不会让读者进行等待的，除非现在的权限是写者的

• 也就是说读者不会因为有一个写者在等待

实现：

信号量：w维护着对于critical section的访问， mutex维护这对于共享变量readcnt（当前在临界区的读者的数量）的访问

每当写者进入了临界区，就对w进行加锁????，离开就解锁。保证了任意时刻临界区最多只能有一个写者

只有第一个读者进入的时候对W加锁，最后一个才释放，那么只要还有一个读者在，其他任意的读者就能够无障碍的进入，同样会导致 写者饥饿

int readcnt = 0;
sem_t ,mutex = 1, w = 1;

void reader() {
  while (1) {
    P(&mutex);
    readcnt++;
    if (readcnt == 1) 	//第一个进入的读者
      P(&w);						//上锁，写者不能写了
    V(&mutex);					//解开对于readcnt的保护锁
    
    /*
    		临界区的工作
    
    */
    
    P(&mutex);
    readcnt--;
    if (readcnt == 0) 
      V(&w);								//最后一个读者了， 解开阻塞写者的锁
    V(&mutex);							//解开对readcnt的保护锁
  }
}

void writer() {
  while (1) {
    P(&w);
    
    /*
    	临界区工作
    
    */
    V(&w);
  }
}

到此，关于“C语言并发编程模型实例分析”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注亿速云网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！