伙计们。我正在学习生产者-消费者问题。我的教授给了我们一个使用经典int array在两个线程之间共享资源的示例代码。它按预期工作，但是，我想使用C++中的std:list类来尝试它，但它没有按预期工作。消费者似乎不尊重sem_wait(&full);，所以当共享列表中没有任何内容时，它会尝试多次消费。
带有阵列缓冲区的原始代码
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#define N 2
#define TRUE 1
int buffer[N], in = 0, out = 0;
sem_t empty, full, mutexC, mutexP;
void *producer(void *arg) {
while(TRUE) {
sleep(rand()%5);
sem_wait(&empty);
sem_wait(&mutexP);
buffer[in] = rand() % 100;
printf("Producing buffer[%d] = %dn", in, buffer[in]);
in= (in+1) % N;
sem_post(&mutexP);
sem_post(&full);
}
}
void *consumer(void *arg) {
while(TRUE) {
sleep(rand()%5);
sem_wait(&full);
sem_wait(&mutexC);
printf("Consuming buffer[%d] = %dn", out, buffer[out]);
out = (out+1) % N;
sem_post(&mutexC);
sem_post(&empty);
}
}
int main(int argc, char *argv[ ]) {
pthread_t cons, prod;
sem_init(&mutexC, 0, 1);
sem_init(&mutexP, 0, 1);
sem_init(&empty, 0, N);
sem_init(&full, 0, 0);
pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL);
pthread_exit(0);
}
我的清单实现：
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
#include <list>
#define TRUE 1
#define N 2
using namespace std;
list<int> sharedList;
sem_t empty, full, mutexC, mutexP;
void *producer(void *arg) {
while(TRUE) {
sleep(rand()%5);
sem_wait(&empty);
sem_wait(&mutexP);
int prod = rand() % 100;
cout << "producing: " << prod << endl;
sharedList.push_back(prod);
sem_post(&mutexP);
sem_post(&full);
}
}
void *consumer(void *arg) {
while(TRUE) {
sleep(rand()%5);
sem_wait(&full);
sem_wait(&mutexC);
if (!sharedList.empty()) {
cout << "consuming: ";
cout << sharedList.front() << endl;
sharedList.pop_front();
} else {
cout << "not possible to consume" << endl;
}
sem_post(&mutexC);
sem_post(&empty);
}
}
int main(int argc, char *argv[ ]) {
pthread_t cons, prod;
sem_init(&mutexC, 0, 1);
sem_init(&mutexP, 0, 1);
sem_init(&empty, 0, N);
sem_init(&full, 0, 0);
pthread_create(&prod, NULL, producer, NULL);
pthread_create(&cons, NULL, consumer, NULL);
pthread_exit(0);
}
来自我的实现的意外日志：
producing: 73
consuming: 73
not possible to consume
producing: 44
consuming: 44
producing: 9
producing: 65
consuming: 9
producing: 87
consuming: 65
consuming: producing: 29
87
not possible to consume
consuming: 29
producing: 9
producing: 60
consuming: 9
producing: 78
有人能向我解释一下发生了什么事吗？提前感谢！
首先，请注意在两个程序中：
- 由于只有一个生产者在争夺信号量
mutexP，该信号量没有任何用处 - 同样，只有一个消费者在争夺信号量
mutexC，这也没有任何用处
现在，考虑一下在您的第一个程序中，用值2而不是值1初始化信号量empty的目的是什么：我想您会同意这样做允许生产者与消费者同时运行，领先一个位置。这是可以的，因为对不同数组元素的访问不会冲突
但是，当你的存储是std::list而不是数组时，如果其中一个线程修改了它，那么两个线程并发操作它是不合适的
-
std::list是一个单独的对象，必须对其进行同步访问，而数组只是其元素的集合，就同步要求而言，它本身不是一个不同的对象。 -
std::list具有所有操作都使用的成员(例如，保持当前列表大小)，对这些成员的访问必须同步。
无论您选择查看它，都必须确保如果其中一个线程修改了std::list，则两个线程不能同时访问它。
跟进
尽管第二个代码确实有错误，但事实证明macOS确实忽略了sem_wait()。我试图用0初始化所有信号量，期望程序进入死锁，但实际上没有。因此，如果在macOS上运行，请参考这个答案
rand()%6可以生成一些有趣的序列；因此不可能消耗的伪唤醒是预期的。
除此之外，唯一令人困惑的是：
consuming: producing: 29
87
not possible to consume
这并没有那么令人困惑；io语句交错。如果他们不这样做，你会看到：
consuming: 87
producing: 29
not possible to consume
其中最后一条语句是在生产者创建29之前检查条件的结果。