C++ многопоточное программирование с таймером

Question

Я новичок в многопоточном программировании, поэтому этот вопрос может показаться немного глупым, но мне действительно нужно разобраться в этом, поэтому я могу применить его к моему проекту (что намного сложнее). Следуйте моему коду, я пытаюсь иметь 2 потока (родительский и дочерний) для обновления одного и того же общего таймера при их выполнении и остановки, когда таймер достигает определенного предела. Но когда я компилирую и выполняю это, следуйте части кода, есть два разных результата: 1. дочерние отпечатки «сделано дочерним по 200000», но программа не выходит; 2. после того, как дочерние отпечатки «сделанные дочерним по 200000» и завершены, родитель продолжает выполнение, печатает несколько десятков строк «родительская работа» и «родительский элемент в 190000», затем печатает «сделано родителем по 200000» и программа выходы должным образом. Поведение, которое я хочу, относится к тем потокам, которые обновляют таймер, достигают предела и выходят, а другой поток должен прекратить выполнение и выйти. Я думаю, что, возможно, мне не хватает чего-то тривиального, но я попытался изменить код по-разному, и ничто из того, что я пытался, похоже, работает. Любая помощь будет оценена :)

#include <iostream> 
#include <unistd.h> 
#include <mutex> 
#include <time.h> 

using namespace std; 

mutex mtx; 

int main() { 
    int rc; 
    volatile int done = 0; 
    clock_t start = clock(); 
    volatile clock_t now; 

    rc = fork(); 
    if (rc == 0) { //child 
    while (true) { 
     cout << "child doing work" << endl; 
     mtx.lock(); 
     now = clock() - start; 
     if (done) { 
     mtx.unlock(); 
     break; 
     } 
     if (now >= 200000 && !done) { 
     done = 1; 
     cout << "done by child at " << now << endl; 
     mtx.unlock(); 
     break; 
     } 
     cout << "child at " << now << endl; 
     mtx.unlock(); 
    } 
    _exit(0); 
    } 
    else { // parent 
    while (true) { 
     cout << "parent doing work" << endl; 
     mtx.lock(); 
     now = clock() - start; 
     if (done) { 
     mtx.unlock(); 
     break; 
     } 
     if (now >= 200000 && !done) { 
     done = 1; 
     cout << "done by parent at " << now << endl; 
     mtx.unlock(); 
     break; 
     } 
     cout << "parent at " << now << endl; 
     mtx.unlock(); 
    } 
    } 
    return 0; 
} 

Answer 1

Multi-процессы

Ваш код мульти-процессы и не многопоточности: fork() создаст новый отдельный процесс, дублируя вызывающий процесс.

Последствие: В момент дублирования все переменные содержат одно и то же значение в обоих процессах. Но каждый процесс имеет свою собственную копию, поэтому переменная, модифицированная родителем, не будет обновляться в адресном пространстве ребенка наоборот.

Если вы хотите, чтобы разделять переменные между процессами, вы должны взглянуть на this SO question

многопоточного

Для реальной многопоточности, вы должны использовать std::thread. И забудьте об изменчивости, потому что это не потокобезопасность. Вместо этого используйте <atomic>, как описано в этом awesome video.

Вот с первой попытки:

#include <iostream> 
#include <mutex> 
#include <thread> 
#include <atomic> 
#include <time.h> 

using namespace std; 

void child (atomic<int>& done, atomic<clock_t>& now, clock_t start) 
{ 
    while (!done) { 
     cout << "child doing work" << endl; 
     now = clock() - start; 
     if (now >= 2000 && !done) { 
      done = 1; 
      cout << "done by child at " << now << endl; 
     } 
     cout << "child at " << now << endl; 
     this_thread::yield(); 
    } 
} 

void parent (atomic<int>& done, atomic<clock_t>& now, clock_t start) 
{ 
    while (!done) { 
     cout << "parent doing work" << endl; 
     now = clock() - start; 
     if (now >= 2000 && !done) { 
     done = 1; 
     cout << "done by parent at " << now << endl; 
     } 
     cout << "parent at " << now << endl; 
     this_thread::yield(); 
    } 
} 

int main() { 
    atomic<int> done{0}; 
    clock_t start = clock(); 
    atomic<clock_t> now; 

    thread t(child, std::ref(done), std::ref(now), start); // attention, without ref, you get clones 
    parent (done, now, start); 
    t.join(); 

    return 0; 
} 

Обратите внимание, что вам не нужно, чтобы защитить атомарный доступ с помощью мьютекса, и что, если вы хотите сделать, lock_guard бы рекомендовал альтернативы.

Этот пример, конечно, довольно слабый, потому что если вы проверите атомную переменную, если условие if, это значение уже может быть изменено при вводе if-блока. Это не вызывает проблемы в вашей логике, где «сделано» означает «сделано». Но если вам понадобится более осторожный подход,
compare_exchange_weak() или compare_exchange_strong() может помочь.