如何在特定的代码行同步两个 CPU 线程？

Question

我有两个线程和一个 CPU。

我希望在其程序中较早到达 A 行的两个线程中的每一个都等待另一个线程到达 A 行，之后两个线程继续运行它们的程序。我已经这样做了，但是我希望 A 行的两个线程同时运行它们的程序。

我怎样才能做到这一点？

我的代码：

//headers
static volatile bool waitFlag[2];

void *threadZero(void*){
    //some codes

    waitFlag[1] = true;
    while(!waitFlag[0]);
    //line A of thread zero

    //some codes  
}


void *threadOne(void*){
    // some codes

    waitFlag[0] = true;
    while(!waitFlag[1]);
    //line A of thread one

    //some codes
}


int main(){
    waitFlag[0] = waitFlag[1] = false;
    //Creates two threads and waits for them to finish.
}

Answer 1

繁忙的循环对此目的是低效的。你想要的是一个condition、一个mutex和一个简单的计数器：

1. 锁定互斥体。
2. 增加计数器。
   • 如果计数器是2，则按条件广播。
   • 否则等待条件。
3. 解锁互斥锁。

通过更改计数器的阈值，这个逻辑可以很容易地适应任意数量的线程。最后一个增加计数器的线程（受互斥锁保护）将在条件下广播，并将同时解锁自己和所有其他线程。如果要多次同步，也可以重置计数器。

这是一个例子：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/random.h>

pthread_cond_t cond;
pthread_mutex_t cond_mutex;
unsigned int waiting;

// Sleep a random amount between 0 and 3s.
// This is just for testing, you don't actually neeed it.
void waste_time(void) {
    unsigned us;
    getrandom(&us, sizeof(us), 0);
    us %= 3000000;
    fprintf(stderr, "[%lx] Sleeping %u us...\n", pthread_self(), us);
    usleep(us);
}

void synchronize(void) {
    pthread_mutex_lock(&cond_mutex);

    if (++waiting == 2) {
        pthread_cond_broadcast(&cond);
    } else {
        while (waiting != 2)
            pthread_cond_wait(&cond, &cond_mutex);
    }

    pthread_mutex_unlock(&cond_mutex);
}

void *threadZero(void *_) {
    waste_time();
    // ...
    synchronize();
    fprintf(stderr, "[%lx] Resuming.\n", pthread_self());
    // ...
    return NULL;
}


void *threadOne(void *_) {
    waste_time();
    // ...
    synchronize();
    fprintf(stderr, "[%lx] Resuming.\n", pthread_self());
    // ...
    return NULL;
}


int main(void) {
    pthread_t zero, one;

    pthread_create(&zero, NULL, threadZero, NULL);
    pthread_create(&one, NULL, threadOne, NULL);
    // ...
    pthread_join(zero, NULL);
    pthread_join(one, NULL);

    return 0;
}