Question

我有一个必须在线程之间共享的数组，受信号量保护。我把初始化代码放在一个可以多次调用的函数中，一个“构造函数”，如下所示：

#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 ...
}

在理想的世界中，线程将从1到7运行，初始化数组并退出关键区域。即使另一个线程在2中停止，4中的测试也将为false，并且数组不会被覆盖。我没有想到如果一个线程卡在1中并重新初始化信号量会发生什么，但是我认为只要{em>第一个线程将is_init设置为true就不会引起太多关注跑！

现在，如果一个线程在4中停止，并且另一个从开始到完成，则初始化并填充global_array时存在竞争条件。当线程在4次运行时停止时，它将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不受这种竞争条件的影响（可能是巧妙地使用static？）或者我应该将初始化代码与构造函数分开并在主线程中使用它，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，我希望纠正它。

Answer 1

如果信号量的实际用途实际上是互斥量，请仅使用pthread_mutex_t。这些可以静态初始化，因此您的问题就会消失。

语法为

pthread_mutex_t global_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

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

Answer 2

有几种方法可以进行线程安全的延迟初始化，但这不是其中之一。

pthread_once是一种方法，使用实际上是互斥（静态初始化）来同步初始化的全局互斥是另一种方式。实现可能保证static局部变量的线程安全初始化，但不必（至少，它们不在C11之前，我没有检查过）。

但是，为了同步实际初始化，双重检查锁定不能保证在C或Posix 中工作。检查一个线程中的标志是一个数据竞争，该标志是在另一个线程中设置的，在两个线程中没有某种同步。 pthread_once的实现应尽力在已经完成初始化的常见情况下快速执行。如果您的实现保证了函数范围的静态变量的线程安全初始化，那么这也将做到最好。除非你真的知道自己在做什么（例如，你自己为某个新系统实现pthread_once），否则请使用其中一个优先考虑自己的尝试，以避免在常见情况下出现代价高昂的锁定。

在信号量初始化期间解决竞争条件

2 个答案: