生产者-消费者用 C++ 中的 clone2 和信号量实现答案

【问题标题】：Producer-Consumer implemented with clone2 and semaphores in c++生产者-消费者用 C++ 中的 clone2 和信号量实现
【发布时间】：2014-10-11 22:32:50
【问题描述】：

我正在使用 c++ 使用 clone2() 和信号量来实现一个生产者消费者，但它有一个意外的行为。

代码如下：

#include <iostream>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sched.h>
#include <errno.h>
#include <mutex>
#include <sys/wait.h>

using namespace std;

sem_t empty, full;
mutex mutexSem;

int var = 1;
int items[10];
int in = 0;
int out = 0;

static int produce(void * arg) {

  while (true) {
      sem_wait(&empty);
      mutexSem.lock();
      cout << "produce position: " << in << endl;
      items[in] = var++;
      in = (in+1) % 10;
      mutexSem.unlock();
      sem_post(&full);
    }

  }

  static int consume(void *arg) {

    while (true) {
      sem_wait(&full);
      mutexSem.lock();
      cout << "consume position: " << out << endl;
      items[out] = 0;
      out = (out + 1 ) % 10;
      mutexSem.unlock();
      sem_post(&empty);
    }

  }

int
main(int argc, char *argv[]) {

  int emptyResponse = sem_init(&empty, 0, 10);
  int fullResponse = sem_init(&full, 0, 0);
  void ** child_stack;

  child_stack = (void **) malloc(16384) + 16384 / sizeof(*child_stack);

  if (errno != 0 || emptyResponse != 0
     || fullResponse != 0) {
    cout << "errNo->" << errno << endl;
  }

  clone(produce, child_stack, CLONE_VM | CLONE_FILES , NULL);
  sleep(4);
  clone(consume, child_stack, CLONE_VM | CLONE_FILES, NULL);

  return 0;

}

我像这样编译代码

g++ -std=c++11 clone2.cpp -o clone2 -lpthread

每次我运行代码都会产生不同的结果。我想产生一个无限的生产者/消费者，每次生产一个项目时，我就会被消费。我不知道为什么在生产 10 件商品后，它会消耗 10 件商品，然后流程结束。我也不知道为什么我必须在两个线程之间使用 sleep(anyNumber)，即使它不会做任何事情。有人可以告诉我我设置的 FLAGS 是否正常，以及这个克隆是如何工作的。

这是一个输出示例：

产生：0

生产：1

生产：2

生产：3

生产：4

生产：5

生产：6

生产：7

生产：8

生产：9

消耗：0

消耗：1

消耗：2

消耗：3

消费：1515067019

消耗：5

消耗：6

消耗：7

消耗：8

消耗：9

有时是这样，有时它有分段错误，有时它只是不打印任何数字所以它看起来像

消费：

消耗：5

等等……

注意：使用 clone2() 是强制性的，我使用的是 ubuntu 14.04 LTS，Intel core i7 64 bits

谢谢！

【问题讨论】：

一个不相关的提示：不要检查errno，除非之前的函数确实失败了，除非确实发生了错误，errno 的状态是未定义的。另外，如果发生错误，需要立即检查errno，调用其他函数可能会改变值。

标签： c++ multithreading clone mutex producer-consumer

【解决方案1】：

当您创建新的“线程”时，您会告诉它们与父进程共享内存。然而，这样做有两个大问题：

您为子级创建的堆栈也是共享的，因此两个“线程”将具有相同的堆栈。
父进程退出，我不确定分配的共享内存会发生什么，但它可能会被释放。

这两件事都会导致undefined behavior。

第一个问题可以通过有两个堆栈来解决，每个线程一个。第二个问题可以通过父进程waiting让子进程退出来解决。

【讨论】：