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 11:50:39 浏览: 21
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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