libccr: C语言中实现条件性关键区域的同步库

libccr 是一个开源的 C 库，它将 Hoare 的条件性关键区域（Conditional Critical Regions，简称 CCR）的概念实现为一个可以在 C 语言中使用的同步构造。该库使用 pthread（POSIX 线程库）来为 Linux、OSX 和 Windows（通过 mingw 和 libwinpthread）平台提供条件性关键区域的功能。 ### CCR 概念详解 CCR 是并发编程中的一种同步机制，它结合了条件判断和临界区（Critical Section）的概念。CCR 允许线程在进入一个特定的代码区域前进行条件判断，只有当条件成立时，线程才能进入该区域执行后续代码。这样可以确保在访问共享资源时不会产生数据竞争和条件竞争。 CCR 的基本形式如下： ``` region R when C do S ``` 其中： - `R` 是区域的名称。 - `C` 是条件。 - `S` 是关键部分。 ### CCR 的工作流程 当一个线程尝试进入一个 CCR 时，它遵循以下步骤： 1. **进入区域 R**：线程首先会尝试进入名为 R 的同步区域。 2. **条件判断**：库会检查条件 C 是否为真。如果条件 C 为假，则当前线程会被阻塞，直到条件 C 成为真。 3. **执行关键部分 S**：一旦条件 C 成立，线程会进入关键部分 S 中执行代码。 4. **离开关键部分 S**：执行完毕后，线程会离开关键部分 S。 5. **离开区域 R**：最后，线程会离开同步区域 R。 ### CCR 的特性 - **互斥**：当一个线程在执行关键部分 S 的代码时，其他尝试进入同一关键部分的线程将会被阻塞，从而保证了数据的一致性和互斥访问。 - **公平性**：CCR 保证了当条件 C 成立后，所有等待的线程都有机会执行关键部分 S 中的代码，避免了饥饿问题。 ### 如何使用 libccr 为了使用 libccr，程序员需要按照以下步骤进行： 1. **安装**：首先需要在支持的平台上安装 libccr 库。虽然目前只在 Linux 和 OSX 上经过测试，但理论上也可以在 Windows 上使用，前提是安装了 mingw 或者 libwinpthread。 2. **包含头文件**：在 C 代码文件中包含 libccr 提供的头文件。 3. **使用 CCR**：通过 libccr 提供的 API 来定义和使用 CCR。这包括创建同步区域、定义条件和编写关键部分的代码。 4. **编译**：编写好代码后，需要使用支持 pthread 的编译器进行编译，并链接到 pthread 库。 ### 技术栈 libccr 涉及的技术栈包括： - **C 语言**：作为实现库的编程语言。 - **pthread**：作为线程和同步操作的库。 - **CMake**：作为项目配置和构建的工具。 - **C++**：虽然主要为 C 语言编写，但库的使用并不限制于 C++，因为 pthread 是 C 和 C++ 共享的。 ### 文件名称列表 - libccr-master：这是压缩文件包的名称，表明这是一个版本控制系统的主干（master）代码。 总的来说，libccr 为 C 语言程序员提供了一个高级的同步工具，使得并发编程更简单、更安全。通过使用 libccr，开发者可以利用 Hoare 的 CCR 模型来编写更加健壮的多线程应用程序。