跨平台条件变量问题

Question

在我们的项目中，我们需要为每个操作系统（linux、android、osx 和 win）实现 os依赖 抽象（如文件、套接字、线程...）。 实现os抽象的一般迭代是：

1. 编写一个操作系统独立类头，它定义了每个操作系统通用的方法（条件）。
2. 使用 os 函数（例如 pthread_cond、win32 ConditionVariable）编写一个 os 依赖实现。
3. 通过 cmake 链接和构建。

我在 Windows 中实现条件变量时遇到了问题。 我需要在我的 Mutex 类中包装 CriticalSection 函数，因为 Windows 中的 ConditionVariable 可用于关键部分。当然，我在 posix 系统上使用标准的 posix 解决方案。

代码如下：

1.a) 标头 (linux) - Cond.h

#pragma once

#include <pthread.h>
#include "Types.h"
#include "Mutex.h"
#include "OS.h"

Class Cond
{
public:

                Cond();
                ~Cond();

    void        signal();
    void        wait(Mutex& mutex);

private:

    pthread_cond_t  m_cond;
};

1.b) 标题（获胜） - Cond.h

#pragam once

#include <windows.h>
#include "Types.h"
#include "Mutex.h"
#include "OS.h"

class Cond
{
public:
                    Cond();
                    ~Cond();

    void            signal();
    void            wait(Mutex& mutex);

private:

    CONDITION_VARIABLE      m_cond;
};

如你所见，接口通用，但类型不同。

2.a) 实现 (linux) - Cond.cpp

#include "Cond.h"

//-----------------------------------------------------------------------------
Cond::Cond()
{
    memset(&m_cond, 0, sizeof(pthread_cond_t));

    pthread_cond_init(&m_cond, NULL);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
Cond::~Cond()
{
    pthread_cond_destroy(&m_cond);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void Cond::signal()
{
    pthread_cond_signal(&m_cond);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void Cond::wait(Mutex& mutex)
{
    pthread_cond_wait(&m_cond, &(mutex.m_mutex));
}

条件变量的linux实现效果很好！

2.b) 实施（获胜） - Cond.cpp

#include "Cond.h"

Cond::Cond()
{
    InitializeConditionVariable(&m_cond);
}

Cond::~Cond()
{

}

void Cond::signal()
{
    WakeConditionVariable(&m_cond);
}

void Cond::wait(Mutex& mutex)
{
    CRITICAL_SECTION cs = mutex.handle(); // returns CRITICAL_SECTION

    SleepConditionVariableCS(&m_cond, &cs, INFINITE);
}

此实现编译但不起作用（死锁）。

这是一个适用于 linux 而不适用于 Win 的示例：

void ResourceManager::flush()
{
    check_load_queue();

    while (true)
    {
        // Wait for all the resources to be loaded
        // by the background thread
        m_loading_mutex.lock(); 
        while (m_loading_queue.size() > 0)
        {
            m_all_loaded.wait(m_loading_mutex);  //Cond
        }
        m_loading_mutex.unlock();

        // When all loaded, bring them online
        bring_loaded_online();

        return;
    }
}

编辑： Windows 关键部分包装器 - Mutex.h 和 Mutex.cpp

#pragma once

#include <windows.h>
#include "Types.h"
#include "OS.h"


class Mutex
{
public:

                        Mutex();
                        ~Mutex();

    void                lock();
    void                unlock();

    CRITICAL_SECTION    handle();

private:

    CRITICAL_SECTION    m_cs;

    friend class        Cond;
};

---

#include "Mutex.h"

namespace crown
{
namespace os
{

//-----------------------------------------------------------------------------
Mutex::Mutex()
{
    InitializeCriticalSection(&m_cs);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
Mutex::~Mutex()
{
    DeleteCriticalSection(&m_cs);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void Mutex::lock()
{
    TryEnterCriticalSection(&m_cs); 
}

//-----------------------------------------------------------------------------
void Mutex::unlock()
{
    LeaveCriticalSection(&m_cs);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
CRITICAL_SECTION Mutex::handle()
{
    return m_cs;
}

你能解释一下为什么吗？解决方案？ 谢谢！

Answer 1

为什么？不知道。解决方案：使用可移植且免费提供的包含平台依赖项的库。

• std::thread 用于多线程：#include <thread>
• Boost.Asio 联网：#include <boost/asio.hpp>
• Boost.FileSystem 用于文件系统：#include <boost/filesystem.hpp>

Boost 库通常是标准库的先驱。在最新的 C++11 标准几年前，Boost.Thread 中几乎所有的线程功能都可用。预计 Boost.Asio 和 Boost.Filesystem 也将成为标准化的基石。

要让它在 CMake 中工作，install Boost 并使用类似的东西

find_package(Boost COMPONENTS thread asio filesystem REQUIRED)

Answer 2

这肯定是错误的：

CRITICAL_SECTION Mutex::handle()
{
    return m_cs;
}

您返回的是 CRITICAL_SECTION 的副本，您 cannot do。而是返回一个引用或指针。

如 cmets 中所述，您还应该在 Mutex 和 Cond 类中实现私有复制构造函数和赋值运算符，因为无法复制依赖于平台的互斥体（例如 pthread_mutex_t）和条件变量 - 这样做会导致使用时未定义的行为这些对象