面试题：C语言多线程场景下信号量销毁机制的影响

Question

在一个使用C语言编写的多线程程序中，多个线程依赖于同一个信号量来进行同步。请阐述当在某一个线程中尝试销毁该信号量时，整个多线程程序可能会面临哪些问题，以及如何设计合理的机制来安全地销毁信号量，确保多线程程序的稳定运行？

Answer 1

可能面临的问题

1. 未完成同步操作：如果还有其他线程正在等待该信号量，销毁信号量会导致这些线程永远阻塞，程序出现死锁情况。
2. 数据竞争：若有线程正在获取或释放信号量时进行销毁，可能导致未定义行为，例如内存访问冲突等。

安全销毁信号量的机制

1. 引用计数：
   • 维护一个全局的引用计数变量，记录正在使用信号量的线程数量。
   • 当一个线程开始使用信号量（获取信号量之前），增加引用计数；使用完毕（释放信号量之后），减少引用计数。
   • 当销毁信号量时，首先检查引用计数是否为0，只有为0时才进行销毁操作。
2. 使用互斥锁：
   • 使用一个互斥锁来保护信号量的销毁操作。
   • 当要销毁信号量时，先获取互斥锁，然后检查是否有线程正在使用信号量（可以结合引用计数或其他状态标识）。
   • 如果没有线程使用，则销毁信号量，最后释放互斥锁。
3. 通知机制：
   • 设立一个通知机制，如条件变量。
   • 当决定销毁信号量时，通过条件变量通知所有等待信号量的线程，告知信号量即将销毁。
   • 等待所有线程确认收到通知并且不再依赖信号量后，再进行销毁操作。