检查 pthread 互斥体是否被锁定或解锁（线程锁定自身之后）

Question

我需要查看互斥体是否在 if 语句中被锁定或解锁，所以我像这样检查它...

if(mutex[id] != 2){
    /* do stuff */
}

但是当我检查它时，gcc 给出了以下错误：

error: invalid operands to binary != (have ' ptherad_mutex_t' 和 'int')

那么我如何检查互斥体是否被锁定？

编辑：

我的问题的一个关键组成部分是我的线程（根据设计）在将控制权传递给另一个线程后立即锁定自己。因此，当线程 A 将控制权传递给线程 B 时，线程 A 被锁定，线程 B 执行一些操作，然后当线程 B 完成时，它将解锁线程 A。

这样做的问题是，如果线程 B 尝试解锁线程 A 并且线程 A尚未完成锁定本身，则对解锁的调用将丢失，并且线程 A 保持锁定状态，这会导致死锁。

更新：

我根据咖啡馆的建议重新编写了程序，但仍然遇到问题。我已尽我所能将我的程序模制到结构咖啡馆中，但我什至无法说出现在导致死锁的原因...我创建了一个新问题 在这里寻求有关我的代码的帮助。

以下是 caf 建议的可运行版本。我对线程 a 的函数进行了一个小的重新排序，否则线程 a 和线程 b 在创建时都会被锁定，等待永远不会改变的条件。

#include <pthread.h>

int run_a = 0;
pthread_mutex_t lock_a = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_a = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

int run_b = 0;
pthread_mutex_t lock_b = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_b = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void *a(void *);
void *b(void *);

int main(){
    int status;
    pthread_t thread_a;
    pthread_t thread_b;

    pthread_create(&thread_a, NULL, a, (void *)0);
    pthread_create(&thread_b, NULL, b, (void *)0);

    pthread_join(thread_a, (void **)&status);
    pthread_join(thread_b, (void **)&status);

}

/* thread A */
void *a(void *i){
    while (1) {
        printf("thread A is running\n");
        sleep(1);

        /* unlock thread B */
        pthread_mutex_lock(&lock_b);
            run_b = 1;
            pthread_cond_signal(&cond_b);
        pthread_mutex_unlock(&lock_b);

        /* wait for thread A to be runnable */
        pthread_mutex_lock(&lock_a);
            while (!run_a)
                pthread_cond_wait(&cond_a, &lock_a);
            run_a = 0;
        pthread_mutex_unlock(&lock_a);      
    }
}

/* thread B */
void *b(void *i){
    while (1) {
        /* wait for thread B to be runnable */
        pthread_mutex_lock(&lock_b);
            while (!run_b)
                pthread_cond_wait(&cond_b, &lock_b);
            run_b = 0;
        pthread_mutex_unlock(&lock_b);

        printf("thread B is running\n");
        sleep(1);

        /* unlock thread A */
        pthread_mutex_lock(&lock_a);
            run_a = 1;
            pthread_cond_signal(&cond_a);
        pthread_mutex_unlock(&lock_a);
    }
}

Answer 1

您可以使用pthread_mutex_trylock。如果成功，则互斥锁未被认领，并且您现在拥有它（因此您应该释放它并返回“未持有”，在您的情况下）。不然就有人拿着了。

我必须强调，“检查互斥体是否无人认领”是一个非常糟糕的主意。这种思维存在固有的竞争条件。如果这样的函数在时间 t 告诉您锁未被持有，则绝对没有说明其他线程是否在 t+1 获取了锁。

如果用代码示例可以更好地说明这一点，请考虑：

bool held = is_lock_held();

if (!held)
{
  // What exactly can you conclude here?  Pretty much nothing.
  // It was unheld at some point in the past but it might be held
  // by the time you got to this point, or by the time you do your
  // next instruction...
}

Answer 2

对于您想要实现的方案来说，互斥锁不是正确的原语。您应该使用条件变量：

int run_thread_a = 0;
pthread_mutex_t run_lock_a = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t run_cond_a = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

int run_thread_b = 0;
pthread_mutex_t run_lock_b = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t run_cond_b = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

/* thread A */
while (1) {
    /* Wait for Thread A to be runnable */
    pthread_mutex_lock(&run_lock_a);
    while (!run_thread_a)
        pthread_cond_wait(&run_cond_a, &run_lock_a);
    run_thread_a = 0;
    pthread_mutex_unlock(&run_lock_a);

    /* Do some work */

    /* Now wake thread B */
    pthread_mutex_lock(&run_lock_b);
    run_thread_b = 1;
    pthread_cond_signal(&run_cond_b);
    pthread_mutex_unlock(&run_lock_b);
}

/* thread B */
while (1) {
    /* Wait for Thread B to be runnable */
    pthread_mutex_lock(&run_lock_b);
    while (!run_thread_b)
        pthread_cond_wait(&run_cond_b, &run_lock_b);
    run_thread_b = 0;
    pthread_mutex_unlock(&run_lock_b);

    /* Do some work */

    /* Now wake thread A */
    pthread_mutex_lock(&run_lock_a);
    run_thread_a = 1;
    pthread_cond_signal(&run_cond_a);
    pthread_mutex_unlock(&run_lock_a);
}

每个线程都会阻塞在pthread_cond_wait()中，直到另一个线程发出信号将其唤醒。这样就不会陷入僵局。

通过为每个线程分配一个 int、pthread_cond_t 和 pthread_mutex_t，它可以轻松扩展到多个线程。

Answer 3

您无法将 pthread_mutex_t 与 int 进行比较。

你可以用

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

它来检查一下。