在 C 中使用信号量控制线程顺序

Posted 2023-02-23

【中文标题】在 C 中使用信号量控制线程顺序

【英文标题】：Controlling thread order using semaphores in C

【发布时间】：2017-04-29 20:44:35

【问题描述】：

我是 C 新手，我只是想运行 Pacheco 的书“并行编程简介”中的这段代码。而且我只是不知道应该如何在main() 中实现信号量初始化。 &semaphores[dest] 和 &semaphores[my_rank] 是数组吗？

C 代码：

/* messages is allocated and initialized to NULL in main */
/* semaphores is allocated and initialized to 0 (locked) in main */
void *Send_msg(void* rank) 
    long my_rank = (long) rank;
    long dest = (my_rank + 1) % thread_count;
    char* my_msg = (char*)malloc(MSG_MAX*sizeof(char));

    sprintf(my_msg, "Hello to %ld from %ld", dest, my_rank);
    messages[dest] = my_msg;
    sem_post(&semaphores[dest])
    /* ‘‘Unlock’’ the semaphore of dest */

    sem_wait(&semaphores[my_rank]);/* Wait for our semaphore to be unlocked */
    printf("Thread %ld > %s\n", my_rank, messages[my_rank]);

    return NULL;
 /* Send_msg */

当我试图将输出数组写入文件时，我想实现这种类型的排序机制。这是我的代码：

int k = 0;
long dest = (my_rank + 1) % THREAD_COUNT;

if(genCount%50==0)
//incrementing file name

//semapthore lock
sem_post(&semaphores[dest]);

sem_wait(&semaphores[my_rank]);

snprintf(buffer, sizeof(char) * 32, "file%i.dat", k);

//open the file
fp = fopen(buffer, "r+");
if (fp == NULL) 
  printf("I couldn't open file for writing.\n");
  exit(0);


int loop1, loop2;

//outputting the array into the file
for (loop1 = my_first_i; loop1 < my_last_i; loop1++)
  for(loop2 = my_first_i; loop2 < my_last_i; loop2++)
fprintf(fp,"%d\t", map[loop1][loop2]);
  


//close the file
fclose(fp);

k++;

main()中信号量的初始化：

  int semCount;
  for(semCount = 0; semCount < THREAD_COUNT; semCount++)
   sem_init(&semaphores[semCount], 0, 1);
  

我也有它作为一个全局变量：

#define THREAD_COUNT 4
sem_t semaphores[THREAD_COUNT];

程序编译，但它给了我这个错误：

      *** Error in `./ebola_serial': double free or corruption (out): 0x00007f49700008c0 ***
  *** Error in `======= Backtrace: =========
  /lib64/libc.so.6(+0x7238e)[0x7f49868f038e]
  ./ebola_serial/lib64/libc.so.6(+0x7a0c8)[0x7f49868f80c8]
  ': /lib64/libc.so.6(cfree+0x48)[0x7f49868fb798]
  double free or corruption (out)/lib64/libc.so.6(fclose+0x113)[0x7f49868e6473]
  ./ebola_serial[0x401717]
  /lib64/libpthread.so.0(+0x75bd)[0x7f4986c395bd]
  : 0x/lib64/libc.so.6(clone+0x6d)[0x7f498697562d]
  ======= Memory map: ========
  00007f49700008c000400000-00402000 r-xp 00000000 08:01 802698                             /home/name/Desktop/try ca/ebola_serial
  00601000-00602000 r--p 00001000 08:01 802698                             /home/name/Desktop/try ca/ebola_serial
  00602000-00603000 rw-p 00002000 08:01 802698                             /home/name/Desktop/try ca/ebola_serial
  00603000-009d3000 rw-p 00000000 00:00 0 
  01b96000-01bb7000 rw-p 00000000 00:00 0                                  [heap]
  7f4970000000-7f4970021000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4970021000-7f4974000000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f4978000000-7f4978021000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4978021000-7f497c000000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f497c000000-7f497c021000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f497c021000-7f4980000000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f4980000000-7f4980021000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4980021000-7f4984000000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f4984663000-7f4984679000 r-xp 00000000 08:01 131531                     /usr/lib64/libgcc_s-4.9.2.so.1
  7f4984679000-7f4984878000 ---p 00016000 08:01 131531                     /usr/lib64/libgcc_s-4.9.2.so.1
  7f4984878000-7f4984879000 r--p 00015000 08:01 131531                     /usr/lib64/libgcc_s-4.9.2.so.1
  7f4984879000-7f498487a000 rw-p 00016000 08:01 131531                     /usr/lib64/libgcc_s-4.9.2.so.1
  7f498487a000-7f498487b000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f498487b000-7f498507b000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack:7376]
  7f498507b000-7f498507c000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f498507c000-7f498587c000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f498587c000-7f498587d000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f498587d000-7f498607d000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack:7374]
  7f498607d000-7f498607e000 ---p 00000000 00:00 0 
  7f498607e000-7f498687e000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack:7373]
  7f498687e000-7f4986a28000 r-xp 00000000 08:01 130947                     /usr/lib64/libc-2.20.so
  7f4986a28000-7f4986c28000 ---p 001aa000 08:01 130947                     /usr/lib64/libc-2.20.so
  7f4986c28000-7f4986c2c000 r--p 001aa000 08:01 130947                     /usr/lib64/libc-2.20.so
  7f4986c2c000-7f4986c2e000 rw-p 001ae000 08:01 130947                     /usr/lib64/libc-2.20.so
  7f4986c2e000-7f4986c32000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4986c32000-7f4986c49000 r-xp 00000000 08:01 130973                     /usr/lib64/libpthread-2.20.so
  7f4986c49000-7f4986e48000 ---p 00017000 08:01 130973                     /usr/lib64/libpthread-2.20.so
  7f4986e48000-7f4986e49000 r--p 00016000 08:01 130973                     /usr/lib64/libpthread-2.20.so
  7f4986e49000-7f4986e4a000 rw-p 00017000 08:01 130973                     /usr/lib64/libpthread-2.20.so
  7f4986e4a000-7f4986e4e000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4986e4e000-7f4986f53000 r-xp 00000000 08:01 130955                     /usr/lib64/libm-2.20.so
  7f4986f53000-7f4987152000 ---p 00105000 08:01 130955                     /usr/lib64/libm-2.20.so
  7f4987152000-7f4987153000 r--p 00104000 08:01 130955                     /usr/lib64/libm-2.20.so
  7f4987153000-7f4987154000 rw-p 00105000 08:01 130955                     /usr/lib64/libm-2.20.so
  7f4987154000-7f4987174000 r-xp 00000000 08:01 130940                     /usr/lib64/ld-2.20.so
  7f4987353000-7f4987356000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f498736d000-7f4987373000 rw-p 00000000 00:00 0 
  7f4987373000-7f4987374000 r--p 0001f000 08:01 130940                     /usr/lib64/ld-2.20.so
  7f4987374000-7f4987376000 rw-p 00020000 08:01 130940                     /usr/lib64/ld-2.20.so
  7ffce31e3000-7ffce3205000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
  7ffce320d000-7ffce320f000 r--p 00000000 00:00 0                          [vvar]
  7ffce320f000-7ffce3211000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
  ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]
  Aborted

任何帮助将不胜感激。

【问题讨论】：

阅读man sem_init并进一步询问。

那是什么C？似乎// 变成/ 和_ 不见了......无论如何[] 是数组下标运算符，回答你的问题。

这是来自某些电子书或扫描件的错误副本。你注意到解锁引号了吗？这些是打印引号而不是等宽字体的代码引号。下划线不见了。 OCR 的实现失败。

@Shiv 是的，抱歉没有发现。现在修好了。我试过sem_init(&semaphores, 1, 0);，但没用。

您应该edit您的问题以添加其他信息，而不仅仅是使用评论。

【参考方案1】：

看起来像这样定义的信号量

sem_t semaphores[N];

其中 N 是信号量的数量

要初始化信号量，您应该使用 sem_init 函数，该函数接受一个指向所需信号量的指针，一个启用共享进程使用的标志和信号量的初始值。

sem_init(&semaphores[0], 0, 1);

在您的情况下，信号量实例存储在称为信号量的数组中，因此您必须迭代数组的所有成员以进行初始化

int i;
for(i=0;i<N;i++)
    sem_init(&semaphores[i], 0, 1);

使用信号量的 Finlay 必须以这种方式调用 sem_wait 和 sem_post 函数

sem_wait(&semaphores[0 to N-1]); // Locking semaphore
sem_post(&semaphores[0 to N-1]); // Unlocking it

【讨论】：

哦，好吧，我明白你的意思了。那么这是否意味着我应该为每个线程设置一个信号量？

信号量用于保护关键部分的数据，例如考虑生产者-消费者问题，一个线程正在生产一些数据而消费者线程正在消费它们，现在考虑两个线程正在访问相同的变量或同一时间段数据！它可能会破坏一致性或令人不安的生产者-消费者操作

因此您必须保护数据，例如使用信号量。您可以在访问关键部分（两个线程之间的共享数据）之前放置信号量锁，并在完成使用它们后解锁。当信号量被锁定时，不会放置其他锁。实际上，第一个 locker 线程将继续工作，第二个和其他 locker 线程将阻塞，直到第一个 locker 线程完成它的工作并解锁信号量。请注意，两个线程必须锁定同一个信号量。

谢谢。这解释了很多。我已经实施了您的解决方案。它可以编译，但是在访问数据时给了我一个错误。我已经用错误更新了我的问题。

错误与代码无关，请在此处输入完整代码或提出新问题。该错误是关于尝试释放之前释放的 malloc'ed 区域（尝试释放一个区域两次）