互斥量與讀寫鎖操作函式

2021-09-02 21:14:58 字數 3929 閱讀 3040

互斥變數是用 pthread_mutex_t 資料型別表示的。下面幾個函式可操作互斥量。

#include

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

/* 所有函式的返回值:若成功,返回 0;否則,返回錯誤編號 */

使用互斥量前必須先對它進行初始化,可把它設定為常量 pthread_mutex_initializer(只適用於靜態分配的互斥量),也可以通過 pthread_mutex_init 函式進行初始化。要用預設的屬性初始化互斥量,只需把 pthread_mutex_init 的引數 attr 設為 null。如果互斥量是動態分配的,則釋放記憶體前需要呼叫 pthread_mutex_destroy。

函式 pthread_mutex_lock 和 pthread_mutex_unlock 可分別對互斥量進行加鎖和解鎖。如果互斥量已經上鎖,呼叫執行緒將阻塞直到互斥量被解鎖。如果執行緒不希望被阻塞,可以使用 pthread_mutex_trylock 嘗試對互斥量加鎖。若呼叫 pthread_mutex_trylock 時互斥量未上鎖,則該函式就鎖住互斥量,然後直接返回 0,否則該函式就會失敗,然後返回 ebusy。

下面這段**描述了如何用互斥量來保護某個資料結構。當有多個執行緒要訪問動態分配的物件時,可以在物件中嵌入引用計數,確保在所有使用該物件的執行緒完成資料訪問之前,該物件的記憶體空間不會被釋放。

#include

#include

struct foo;

struct foo* foo_alloc(int id)

/*...continue initialization...*/

}return foop;

}void foo_hold(struct foo *foop)

void foo_rele(struct foo *foop)else

}

為避免執行緒在獲取鎖時永久阻塞,可以使用函式 pthread_mutex_timedlock。

#include

#include

int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict tsptr);

/* 返回值:若成功,返回 0;否則,返回錯誤編號 */

該函式與 pthread_mutex_lock 基本等價,但它允許繫結執行緒阻塞時間。當達到超時時間時,它不會對互斥量進行加鎖,而是返回錯誤碼 etimedout。這裡的時間引數是乙個絕對時間。

下面這個示例通過對已有的互斥量進行再次加鎖(這通常會造成死鎖)來演示了如何用 pthread_mutex_timedlock 來避免永久阻塞。

#include

#include

#include

#include

#include

void pr_time(struct timespec tout)

int main(void)

編譯後執行:

$ gcc timeoutlock.c -lpthread -lrt -o timeoutlock.out

$ ./timeoutlock.out

mutex is locked

current time is: 10:37:07 am

current time is: 10:37:12 am

can't lock mutex again: connection timed out

說完互斥量,接下來再說說讀寫鎖。

讀寫鎖也稱共享互斥鎖,它能在讀取資料頻率遠高於寫資料時提供比互斥量更高的併發性。當讀寫鎖在寫模式下時,它所保護的資料就可以被安全地修改,因為一次只有乙個執行緒可以擁有寫模式的鎖。而當它在讀模式下時,只要執行緒先獲取了讀模式下的讀寫鎖,該鎖所保護的資料就可以同時被多個獲得讀模式鎖的執行緒讀取。為避免讀模式鎖長期占用,一般如果有乙個執行緒試圖以寫模式獲取鎖時,讀寫鎖通常會阻塞隨後的讀模式鎖請求。

與互斥量相同,讀寫鎖在使用前必須初始化,在釋放其底層記憶體前必須銷毀。

#include

int pthread_rwlock_init( pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock *rwlock);

/* 兩個函式返回值:若成功,返回 0;否則,返回錯誤編號 */

attr 引數是讀寫鎖的屬性,為 null 表示使用預設屬性。xsi 擴充套件中也定義了 pthread_rwlock_initializer 常量,用來對靜態分配的讀寫鎖進行初始化。

可以呼叫 pthread_rwlock_rdlock 和 pthread_rwlock_wrlock 分別在讀模式和寫模式下鎖定讀寫鎖,這兩種方式都可以呼叫 pthread_rwlock_unlock 來進行解鎖。

#include

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/* 三個函式返回值:若成功,返回 0;否則,返回錯誤編號 */

各種實現可能會對共享模式下可獲取的讀寫鎖的次數進行限制,所以應該檢查 pthread_rwlock_rdlock 的返回值。

single unix specification 還定義了讀寫鎖原語的條件版本和帶有超時的讀寫鎖函式。

#include

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

int pthread_rwlock_timedrdlock( pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const struct timespec *restrict tsptr);

int pthread_rwlock_timedwrlock( pthread_rwlock_t *restrict rwlock,

const struct timespec *restrict tsptr);

/* 所有函式返回值:若成功,返回 0;否則,返回錯誤編號 */

可以獲取鎖時,前兩個函式返回 0,否則,它們返回錯誤 ebusy。後兩個函式如果在到達指定的時刻時還不能獲取鎖就將返回 etimedout 錯誤。

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