并发队列，C

Question

因此，我尝试用 C 实现并发队列。我将方法分为“读取方法”和“写入方法”。因此，当访问 write 方法（如 push() 和 pop()）时，我会获取写入器锁。读取方法也是如此。此外，我们可以有多个读者，但只有一名作者。

为了让它在代码中工作，我为整个队列设置了互斥锁。还有两个条件锁 - 一个用于编写者，另一个用于读者。我还有两个整数来跟踪当前使用队列的读取器和写入器的数量。

所以我的主要问题是 - 如何实现多个读者同时访问 read 方法？

目前，这是我的一般读取方法代码：（在伪代码中 - 不是 C。我实际上正在使用 pthreads）。

mutex.lock();
while (nwriter > 0) {
  wait(&reader);
  mutex.unlock();
}
nreader++;
//Critical code
nreader--;
if (nreader == 0) {
  signal(&writer)
}
mutex.unlock

因此，假设我们有一个持有互斥锁的读取器。现在任何其他读者出现并试图获取互斥锁，都将无法做到。不会堵吗？那么有多少读者同时访问read方法呢？

我的推理正确吗？如果是，如何解决问题？

Answer 1

如果这不是为了练习，请使用 pthread 的读写锁（pthread_rwlock_* 函数）。

另请注意，使用锁保护单个调用可能无法提供必要的正确性保证。例如，从 STL 队列中弹出元素的典型代码是：

if( !queue.empty() ) {
    data = queue.top();
    queue.pop();
}

即使在队列方法内部使用锁，这在并发代码中也会失败，因为从概念上讲，此代码必须是原子事务，但实现不提供此类保证。线程可能会弹出与 top() 读取的元素不同的元素，或者尝试从空队列中弹出，等等。

Answer 2

请找到以下读\写函数。

在我的函数中，我使用 canRead 和 canWrite 互斥体以及 nReads 来表示读取器的数量：

写入函数：

lock(canWrite) // Wait if mutex if not free
// Write
unlock(canWrite)

读取函数：

lock(canRead) // This mutex protect the nReaders
nReaders++    // Init value should be 0 (no readers)
if (nReaders == 1) // No other readers
{
   lock(canWrite)  // No writers can enter critical section
}
unlock(canRead)

// Read

lock(canRead)
nReaders--;
if (nReaders == 0) // No more readers
{
   unlock(canWrite) // Writer can enter critical secion
}
unlock(canRead)

Answer 3

一个经典的解决方案是多个读者、一个作者。

数据结构一开始就没有读者和作者。

您允许任意数量的并发读者。

当一个作家出现时，你会阻止他，直到所有当前读者完成；然后你让他走（任何新的读者和作家，如果作家被阻止，就按顺序在他后面排队）。

Answer 4

你可以尝试这个库，它是用c原生构建的，无锁，适合跨平台lfqueue，

例如：-

int* int_data;
lfqueue_t my_queue;

if (lfqueue_init(&my_queue) == -1)
    return -1;

/** Wrap This scope in other threads **/
int_data = (int*) malloc(sizeof(int));
assert(int_data != NULL);
*int_data = i++;
/*Enqueue*/
 while (lfqueue_enq(&my_queue, int_data) == -1) {
    printf("ENQ Full ?\n");
}

/** Wrap This scope in other threads **/
/*Dequeue*/
while  ( (int_data = lfqueue_deq(&my_queue)) == NULL) {
    printf("DEQ EMPTY ..\n");
}

// printf("%d\n", *(int*) int_data );
free(int_data);
/** End **/

lfqueue_destroy(&my_queue);