具有多线程的C-Mutex数据结构

我有一个无法解决的问题。 我必须让某个线程共享一个数据结构，问题是： 线程是同时执行的，它们应该在一个特定的结构中插入数据，但是每个对象都应该插入互斥环境中，因为如果一个对象一直存在，就不能重新插入。 我曾经考虑过创建一个数组，其中线程放置它们正在工作的对象的键，如果另一个线程想要放置相同的键，它应该等待当前线程完成。 因此，换句话说，每个线程都为lock元素执行此函数：

void lock_element(key_t key){
  pthread_mutex_lock(&mtx_array);

  while(array_busy==1){
    pthread_cond_wait(&var_array,&mtx_array);
  }
  array_busy=1;
  if((search_insert((int)key))==-1){
        // the element is present in array and i can't insert, 
        //  and i must wait for the array to be freed.
        // (i think that the problem is here)
  }
  array_busy=0;
  pthread_cond_signal(&var_array);
  pthread_mutex_unlock(&mtx_array);
}

完成对象后，我使用以下功能释放arry中的键：

void unlock_element(key_t key){

  pthread_mutex_lock(&mtx_array);

  while(array_busy==1){
    pthread_cond_wait(&var_array,&mtx_array);                       
  }

  array_busy=1;
  zeroed((int)key);                                     
  array_busy=0;
  pthread_cond_signal(&var_array);
  pthread_mutex_unlock(&mtx_array);
}

这样，每次执行的结果都会发生变化（例如：程序第一次插入300对象，第二次插入100对象）

谢谢你的帮助

更新：

@DavidSchwartz@Ashor我修改代码如下：

  void lock_element(key_t key){
   pthread_mutex_lock(&mtx_array);
   while((search_insert((int)key))==-1){
         //wait
         pthread_cond_wait(&var_array,&mtx_array);
     }
   pthread_mutex_unlock(&mtx_array);
 }

而且

 void unlock_element(key_t  key){
 pthread_mutex_lock(&mtx_array);

 zeroed((int)key);                                   
 pthread_cond_signal(&var_array);
 pthread_mutex_unlock(&mtx_array);
  }

但不是工作。。它的行为方式与以前相同

我还注意到函数search_insert（key）的一个奇怪行为

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你有两个选择

最简单的选择就是在整个操作过程中保持互斥。除非有强有力的证据表明您需要更大的并发性，否则您绝对应该选择此选项

通常，只允许多个线程执行工作是可能的。此模式的工作原理如下：

获取互斥

检查对象是否在集合中。如果是，请使用集合中的对象

否则，释放互斥锁

生成对象

再次获取互斥

检查对象是否在集合中。如果没有，请添加它并使用生成的对象

否则，请丢弃生成的对象并使用集合中的对象

这可能导致两个线程执行相同的工作。在您的用例中，这可能是不可接受的，因为这是不可能的（某些工作只能完成一次），或者因为并发性的收益不值得重复工作的成本

如果没有其他办法，您可以使用更复杂的解决方案：

获取互斥

检查对象是否在集合中。如果是，请使用集合中的对象

检查是否有其他线程正在处理该对象。如果是，则阻止条件变量并转至步骤2

指示我们正在处理该对象

释放互斥锁

生成对象

获取互斥

删除我们正在处理该对象的指示

将对象添加到集合中

广播条件变量

释放互斥锁

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这可以通过一个单独的集合来实现，只是为了跟踪哪些对象正在进行，或者您可以向集合中添加一个特殊版本的对象，该对象包含一个表示正在进行的值。

答案基于假设

考虑一下这个场景。有两个线程试图插入它们的对象。线程1和线程2都获取索引为0的对象。然后，我们提出两种可能的情况

A: 线程1启动，获取互斥对象并继续插入它们的对象。它们完成后，让互斥体的下一个线程通过，即2。线程1尝试再次获取互斥锁以释放索引，但由于线程2拥有该索引而被阻止。线程2尝试插入其对象，但由于索引被获取而失败，因此插入从未发生。它释放互斥锁，线程1可以捕获它，释放索引。然而，线程2已经尝试插入它拥有的对象，但失败了，这意味着我们总共只得到1次插入

B: 第二种情况。线程1启动，获取互斥锁，插入对象，释放互斥锁。在线程2抓取它之前，线程1再次抓取它，清除索引并再次释放互斥锁。然后，线程2成功地获取互斥体，插入它在释放互斥体之前拥有的对象。在这个场景中，我们得到2个插入

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最后，问题在于当线程未能插入对象和线程时，if语句内部没有反应，没有执行它的本意。这样你得到的插入比预期的少。

当你已经在使用互斥锁时，为什么你需要

array\u busy

变量？为什么会被否决？互斥锁（mtx\u array）用于锁定变量array\u busy，我只能在被锁定的情况下使用这个变量。你的代码毫无意义。您对

array\u busy==1

的任何检查都无法触发，因为没有线程在

array\u busy

具有除零以外的任何值时解锁互斥锁，并且没有线程在不持有互斥锁的情况下访问或修改

array\u busy

。您粘贴的代码未完成。if语句（或search_insert调用）中缺少代码，甚至您怀疑可能是错误。我还猜测，那里的代码将解释您粘贴的许多关于array_busy的代码。

  int search_insert(int key){
   int k=0;
   int found=0;
   int fre=-1;
   while(k<7 && found==0){
     if(array[k]==key){
         found=1;
     } else if(array[k]==-1) fre=k;
     k++;
   }
   if (found==1) {
     return -1; //we can't put the key in the array

   }else {
      if(fre==-1) exit(EXIT_FAILURE);
      array[fre]=key;
      return 0;
    }

  }

  if(found == 1)