pthread没有给出预期的输出

pthread not giving expected output

本文关键字:输出 pthread      更新时间:2023-10-16

我正在尝试使用信号量和pthread实现生产者-消费者问题操作系统。但我的输出与预期完全不同。这是我的代码:

    #include<iostream>
    #include<pthread.h>
    #include<fstream>
    #include<unistd.h>
    #include<queue>
    // define queue size
    #define QUEUE_SIZE 5
    // declare and initialize semaphore and read/write counter
    static int semaphore = 1;
    static int counter = 0;
    // Queue for saving characters
    static std::queue<char> charQueue;
    // indicator for end of file
    static bool endOfFile = false;
    // save arrays
    char consumerArray1[100];
    char consumerArray2[100];
    // function to wait for semaphore
    void wait()
    {
        while(semaphore<=0);
        semaphore--;
    }
    // function to signal the wait function
    void signal()
    {
        semaphore++;
    }
    void *Producer(void *ptr)
    {
        int i=0;
        std::ifstream input("string.txt");
        char temp;
        while(input>>temp)
        {
            wait();
            charQueue.push(temp);
            //std::cout<<"Producer:nCounter: "<<counter<<" Semaphore: "<<semaphore<<std::endl;
            counter++;
            std::cout<<"Procuder Index: "<<i<<std::endl;
            i++;
            signal();
            sleep(2);
        }
        endOfFile = true;
        pthread_exit(NULL);
    }
    void *Consumer1(void *ptr)
    {
        std::cout<<"Entered consumer 1:"<<std::endl;
        int i = 0;
        while(counter<=0);
        while(!endOfFile)
        {
            while(counter<=0);
            wait();
            //std::cout<<"Consumer1:nCounter: "<<counter<<" Semaphore: "<<semaphore<<std::endl;
            consumerArray1[i] = charQueue.front();
            charQueue.pop();
            i++;
            counter--;
            std::cout<<"Consumer1 index:"<<i<<" char: "<<consumerArray1[i]<<std::endl;
            signal();
            sleep(2);
        }
        consumerArray1[i] = '';
        pthread_exit(NULL);
    }
    void *Consumer2(void *ptr)
    {
        std::cout<<"Entered consumer 2:"<<std::endl;
        int i = 0;
        while(counter<=0);
        while(!endOfFile)
        {
            while(counter<=0);
            wait();
            //std::cout<<"Consumer2:nCounter: "<<counter<<" Semaphore: "<<semaphore<<std::endl;
            consumerArray2[i] = charQueue.front();
            charQueue.pop();
            i++;
            counter--;
            std::cout<<"Consumer2 index: "<<i<<" char: "<<consumerArray2[i]<<std::endl;
            signal();
            sleep(4);
        }
        consumerArray2[i] = '';
        pthread_exit(NULL);
    }
    int main()
    {
        pthread_t thread[3];
        pthread_create(&thread[0],NULL,Producer,NULL);
        int rc = pthread_create(&thread[1],NULL,Consumer1,NULL);
        if(rc)
        {
            std::cout<<"Thread not created"<<std::endl;
        }
        pthread_create(&thread[2],NULL,Consumer2,NULL);
        pthread_join(thread[0],NULL);pthread_join(thread[1],NULL);pthread_join(thread[2],NULL);
        std::cout<<"First array: "<<consumerArray1<<std::endl;
        std::cout<<"Second array: "<<consumerArray2<<std::endl;
        pthread_exit(NULL);
    }

问题是我的代码,在某些运行中,在整个文件被读取后冻结(可能在无限循环中(。而且两个消费者函数都读取相同的单词,即使我在阅读后将其弹出。此外,打印已读取的数组元素的部分仅打印空白。为什么会出现这些问题?我是线程的新手(就像使用线程编码一样,我知道线程的理论概念(,所以请帮助我解决这个问题。

pthreads 标准禁止在一个线程中访问对象,而另一个线程正在或可能正在修改它。您的waitsignal函数违反了此规则,因为它会在调用wait的线程可能正在访问semaphore时修改(在signal中(。你也用counter这样做。

如果你在signalwait所做的事情是合法的,你就不需要signalwait。您可以像直接访问队列一样直接访问队列semaphore。如果队列需要保护(我希望你知道它(,那么semaphore也需要保护,并且出于完全相同的原因。

允许编译器优化此代码:

while(semaphore<=0);

对于此代码:

if (semaphore<=0) { while (1); }

为什么?因为它知道没有其他线程可以修改semaphore而该线程可以访问它,因为这是标准禁止的。因此,没有理由多读一次。

您需要使用实际的sempahores和/或锁。