在C99中,基于RT-Thread的信号量实现读写锁的控制结构体和相关API函数,要求条理清晰
时间: 2024-03-05 15:50:39 浏览: 136
在 C99 标准中,可以使用 `_Thread_local` 来定义线程局部变量,使用 `pthread_mutex_t` 和 `pthread_cond_t` 来实现读写锁的控制结构,而信号量可以使用 `sem_t` 来实现。下面是一个基于 RT-Thread 的读写锁的实现:
首先,定义一个结构体来表示读写锁的控制结构:
```c
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
typedef struct {
_Thread_local int read_count; // 读者数量
_Thread_local int write_count; // 写者数量
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
pthread_cond_t read_cond; // 读条件变量
pthread_cond_t write_cond; // 写条件变量
sem_t sem; // 信号量
} rwlock_t;
```
其中,`read_count` 表示当前有多少个读者正在读取数据,`write_count` 表示当前有多少个写者正在修改数据,`mutex` 是用来保证读写锁的互斥访问,`read_cond` 和 `write_cond` 是用来控制读者和写者的条件变量,`sem` 是用来控制读者和写者的信号量。
接下来,定义相关的 API 函数:
```c
void rwlock_init(rwlock_t *lock);
void rwlock_read_lock(rwlock_t *lock);
void rwlock_read_unlock(rwlock_t *lock);
void rwlock_write_lock(rwlock_t *lock);
void rwlock_write_unlock(rwlock_t *lock);
```
其中,`rwlock_init` 用于初始化读写锁,`rwlock_read_lock` 和 `rwlock_write_lock` 分别用于获取读锁和写锁,`rwlock_read_unlock` 和 `rwlock_write_unlock` 分别用于释放读锁和写锁。
下面是具体实现:
```c
void rwlock_init(rwlock_t *lock) {
lock->read_count = 0;
lock->write_count = 0;
pthread_mutex_init(&(lock->mutex), NULL);
pthread_cond_init(&(lock->read_cond), NULL);
pthread_cond_init(&(lock->write_cond), NULL);
sem_init(&(lock->sem), 0, 1);
}
void rwlock_read_lock(rwlock_t *lock) {
sem_wait(&(lock->sem));
pthread_mutex_lock(&(lock->mutex));
while (lock->write_count > 0) {
pthread_cond_wait(&(lock->read_cond), &(lock->mutex));
}
lock->read_count++;
pthread_mutex_unlock(&(lock->mutex));
sem_post(&(lock->sem));
}
void rwlock_read_unlock(rwlock_t *lock) {
pthread_mutex_lock(&(lock->mutex));
lock->read_count--;
if (lock->read_count == 0) {
pthread_cond_signal(&(lock->write_cond));
}
pthread_mutex_unlock(&(lock->mutex));
}
void rwlock_write_lock(rwlock_t *lock) {
sem_wait(&(lock->sem));
pthread_mutex_lock(&(lock->mutex));
lock->write_count++;
while (lock->read_count > 0 || lock->write_count > 1) {
pthread_cond_wait(&(lock->write_cond), &(lock->mutex));
}
pthread_mutex_unlock(&(lock->mutex));
}
void rwlock_write_unlock(rwlock_t *lock) {
pthread_mutex_lock(&(lock->mutex));
lock->write_count--;
if (lock->write_count == 0) {
pthread_cond_signal(&(lock->read_cond));
} else {
pthread_cond_signal(&(lock->write_cond));
}
pthread_mutex_unlock(&(lock->mutex));
sem_post(&(lock->sem));
}
```
在实现读锁和写锁的时候,需要注意以下几点:
1. 获取读锁时,需要先获取信号量,然后再获取互斥锁,如果有写者正在修改数据,需要等待写条件变量,如果没有写者正在修改数据,需要增加读者数量,并释放互斥锁。
2. 释放读锁时,需要获取互斥锁,减少读者数量,如果没有读者,需要发送写条件变量,然后释放互斥锁。
3. 获取写锁时,需要先获取信号量,然后再获取互斥锁,如果有其他读者或写者正在修改数据,需要等待写条件变量,如果没有其他读者或写者正在修改数据,需要增加写者数量,并释放互斥锁。
4. 释放写锁时,需要获取互斥锁,减少写者数量,如果没有其他写者,需要发送读条件变量,否则需要发送写条件变量,然后释放互斥锁,并释放信号量。
这样就实现了一个基于 RT-Thread 的读写锁。
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