C条件变量中的posix线程

Question

我已经完成了对条件变量的阅读，但我只是无法理解如何使用它们。

我有一棵树，到现在为止，当你插入一个已经存在的节点时，它返回 0，这意味着它已经存在因此失败。

我现在想扩展 pthreads 支持，与其说不能做，因为它已经存在并返回 0，我希望它在等待队列中，一旦请求的节点被删除，继续现在插入。

例如，

假设一棵树有 3 个节点，其值为 1、5、10 如果我想插入一个值为 10 的新节点，而不是返回 0 并抛出该值已经存在的错误，它应该等待值为 10 的节点删除，一旦它被删除，它应该返回并插入。

我的插入函数 else 块，它在之前检查过该节点是否存在该值后返回 0，您可以放心知道它存在的逻辑工作正常，现在我只是尝试添加条件变量支持它在哪里等待。数据字段条件在插入的第一行初始化，所以也完成了。我现在希望当它进入这个块时， cond_wait 是唯一将被执行的代码行，然后它会简单地等到 delete 发出信号。我的方法在这里正确吗？如果是，在删除中，我该如何发出信号？请在这里帮助我，我花了几个小时阅读和查看示例以试图解决这个问题。

代码，

  else

      {
        //IF DUPLICATE EXISTS
        pthread_mutex_lock(&m);
        node->counter++;
        pthread_cond_wait(&node->condition, &m);
        _insert(string, strlen, ip4_address, node, NULL, NULL);
        pthread_mutex_unlock(&m);

        return 1;//I CHANGED IT FROM 0 to one, since if signalled, and if reached to this limit
        //it was probably successful

    }

Answer 1

条件变量 wait 必须包含在循环中。循环的守卫测试受互斥锁保护的共享数据的条件。使用条件变量是没有意义的。

如果在插入之前等待值为 10 的节点被删除是有意义的，那么它的逻辑如下：

lock(mutex)
while (tree.contains(key))
  wait(cond, mutex)
tree.insert(key, value)
unlock(mutex)

另一个任务是这样做的：

lock(mutex)
tree.delete(key)
unlock(mutex)
broadcast(cond) // could be in the mutex, but better outside!

当 C. A. R. Hoare 发明监视器和条件变量时，最初的概念有点不同。无需担心多处理器的效率问题，因此支持以下逻辑：

enter(monitor);
if (tree.contains(key))   // no loop
  wait(cond, monitor)
tree.insert(key, value)
leave(monitor);

保证当其他任务发出条件信号时，等待的任务将自动转移回监视器，而任何其他任务都无法占用监视器。因此，例如，当一个任务在监视器中并删除节点 10，并向条件变量发出信号时，保证等待该条件变量的第一个任务立即获得监视器。 POSIX 互斥锁和条件并非如此（有充分的理由）。

互斥体和监视器之间的另一个区别是线程不必持有互斥体来向条件变量发出信号。事实上，不这样做是个好主意。向条件变量发出信号可能是一项昂贵的操作（访问内核）。互斥锁应保护尽可能短的关键区域（理想情况下只需几条指令）以尽量减少争用。

另一个区别是 POSIX 条件有一个 pthread_cond_broadcast 函数，它唤醒所有等待条件的线程。这始终是默认使用的正确功能。在很明显（或可以证明）唤醒单个线程是正确的情况下，可以使用函数pthread_cond_signal 来优化代码。

Answer 2

以下是假设：

struct tree
{
   ... // some other data (whatever)
   pthread_mutex_t mitex;
   pthread_cond_t  cond;
};

辅助函数：

int tree_contains_value(struct tree *t, int value)
{
    return ...; // returns 0 or 1
}

这是一个插入：

void tree_insert(struct tree *t, int val)
{
    pthread_mutex_lock(&t->mutex);
    while (tree_contains_value(t, value))
    {
        pthread_cond_wait(&t->cond, &t->mutex);
    }
    ... // do actual insert
    pthread_mutex_unlock(&t->mutex);
}

以及移除：

void tree_remove(struct tree *t, int val)
{
    pthread_mutex_lock(&t->mutex);
    ... //remove value
    pthread_cond_broadcast(&t->cond); // notify all wating threads if any
    pthread_mutex_unlock(&t->mutex);
}