Алекс Jenter - Программирование на Visual C++. Архив рассылки

И, наконец, поле SpinCount. Это поле используется только многопроцессорными системами. В однопроцессорных системах, если критическая секция занята другой нитью, можно только переключить управление на нее и подождать наступления нашего события. В многопроцессорных системах есть альтернатива: прогнать некоторое количество раз холостой цикл, проверяя каждый раз, не освободилась ли наша критическая секция. Если за SpinCount раз это не получилось, переходим к ожиданию. Это гораздо эффективнее, чем переключение на планировщик ядра и обратно. Кроме того, в WindowsNT/2k старший бит этого поля служит для индикации того, что объект ядра, хендл которого находится в поле LockSemaphore, должен быть создан заранее. Если системных ресурсов для этого недостаточно, система сгенерирует исключение, и программа может "урезать" свою функциональнось. Или совсем завершить работу.

BOOL InitializeCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );

BOOL InitializeCriticalSectionAndSpinCount(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection, DWORD dwSpinCount );

Заполняют поля структуры, адресуемой lpCriticalSection.

После вызова любой из этих функций критическая секция готова к работе.

Листинг 1. Псевдокод RtlInitializeCriticalSection из ntdll.dll

VOID RtlInitializeCriticalSection(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs) {

RtlInitializeCriticalSectionAndSpinCount(pcs, 0);

}

VOID RtlInitializeCriticalSectionAndSpinCount(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs, DWORD dwSpinCount) {

pcs->DebugInfo = NULL;

pcs->LockCount = -1;

pcs->RecursionCount = 0;

pcs->OwningThread = 0;

pcs->LockSemaphore = NULL;

pcs->SpinCount = dwSpinCount;

if (0x80000000 & dwSpinCount) _CriticalSectionGetEvent(pcs);

}

DWORD SetCriticalSectionSpinCount(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection , DWORD dwSpinCount);

Устанавливает значение поля SpinCount и возвращает его предыдущее значение. Напоминаю, что старший бит отвечает за "привязку" события, используемого для ожидания доступа к данной критической секции.

Листинг 2. Псевдокод RtlSetCriticalSectionSpinCount из ntdll.dll

DWORD RtlSetCriticalSectionSpinCount(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs, DWORD dwSpinCount) {

DWORD dwRet = pcs->SpinCount;

pcs->SpinCount = dwSpinCount;

return dwRet;

}

VOID DeleteCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );

Освобождает ресурсы, занимаемые критической секцией.

Листинг 3. Псевдокод RtlDeleteCriticalSection из ntdll.dll

VOID RtlDeleteCriticalSection(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs) {

pcs->DebugInfo = NULL;

pcs->LockCount = -1;

pcs->RecursionCount = 0;

pcs->OwningThread = 0;

if (pcs->LockSemaphore) {

::CloseHandle(pcs->LockSemaphore);

pcs->LockSemaphore = NULL;

}

}

VOID EnterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );

BOOL TryEnterCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );

Осуществляют "захват" критической секции. Если критическая секция занята другой нитью, то ::EnterCriticalSection() будет ждать, пока та освободится, а ::TryEnterCriticalSection() вернет FALSE.

Листинг 4. Псевдокод RtlEnterCriticalSection из ntdll.dll

VOID RtlEnterCriticalSection(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs) {

if (::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount)) {

if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) {

pcs->RecursionCount++;

return;

}

RtlpWaitForCriticalSection(pcs);

}

pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId();

pcs->RecursionCount = 1;

}

BOOL RtlTryEnterCriticalSection(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs) {

if (-1L == ::InterlockedCompareExchange(&pcs->LockCount, 0, -1)) {

pcs->OwningThread = (HANDLE)::GetCurrentThreadId();

pcs->RecursionCount = 1;

} else if (pcs->OwningThread == (HANDLE)::GetCurrentThreadId()) {

::InterlockedIncrement(&pcs->LockCount);

pcs->RecursionCount++;

} else return FALSE;

return TRUE;

}

VOID LeaveCriticalSection(LPCRITICAL_SECTION lpCriticalSection );

Освобождает критическую секцию

Листинг 5. Псевдокод RtlLeaveCriticalSection из ntdll.dll

VOID RtlLeaveCriticalSectionDbg(LPRTL_CRITICAL_SECTION pcs) {

if (--pcs->RecursionCount) ::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount);

else if (::InterlockedDecrement(&pcs->LockCount) >= 0) RtlpUnWaitCriticalSection(pcs);

}

Листинг 6. Код классов CLock, CAutoLock и CScopeLock

class CLock {

friend class CScopeLock;

CRITICAL_SECTION m_CS;

public:

void Init() { ::InitializeCriticalSection(&m_CS); }

void Term() { ::DeleteCriticalSection(&m_CS); }

void Lock() { ::EnterCriticalSection(&m_CS); }

BOOL TryLock() { return ::TryEnterCriticalSection(&m_CS); }

void Unlock() { ::LeaveCriticalSection(&m_CS); }

};

class CAutoLock : public CLock {

public:

CAutoLock() { Init(); }

~CAutoLock() { Term(); }

};

class CScopeLock {

LPCRITICAL_SECTION m_pCS;

public:

CScopeLock(LPCRITICAL_SECTION pCS) : m_pCS(pCS) { Lock(); }

CScopeLock(CLock& lock) : m_pCS(&lock.m_CS) { Lock(); }

~CScopeLock() { Unlock(); }

void Lock() { ::EnterCriticalSection(m_pCS); }

void Unlock() { ::LeaveCriticalSection(m_pCS); }

};

Классы CLock и CAutoLock удобно использовать для синхронизации доступа к переменным класса, а CScopeLock предназначен, в основном, для использования в процедурах. Удобно, что компилятор сам позаботится о вызове ::LeaveCriticalSection() через наш деструктор.

Листинг 7. Пример использования CScopeLock

CAutoLock m_lockObject;

CObject *m_pObject;

void Proc1() {

CScopeLock lock(m_lockObject); // Вызов lock.Lock();

if (!m_pObject) return; // Вызов lock.Unlock();

m_pObject->SomeMethod();

// Вызов lock.Unlock();

}

Весьма интересное и увлекательное занятие. Можно потратить часы и недели, но так и не найти, где именно возникает проблема. Стоит уделить этому особо пристальное внимание. Ошибки, связанные с критическими секциями бывают двух типов: ошибки реализации и архитектурные ошибки.

Это довольно легко обнаруживаемые ошибки, как правило, связанные с непарностью вызовов ::EnterCriticalSection() и ::LeaveCriticalSection().

Листинг 8. Пропущен вызов ::EnterCriticalSection()

// Процедура предполагает, что m_lockObject.Lock(); уже был вызван

void Pool() {

for (int i = 0; i < m_vectSinks.size(); i++) {

m_lockObject.Unlock();

m_vectSinks[i]->DoSomething();

m_lockObject.Lock();

}

}

::LeaveCriticalSection() без ::EnterCriticalSection() приведет к тому, что первый же вызов ::EnterCriticalSection() остановит выполнение нити навсегда.

Листинг 9. Пропущен вызов ::LeaveCriticalSection()

void Proc() {

m_lockObject.Lock();

if (!m_pObject) return;

// ...

m_lockObject.Unlock();

}

В этом примере, конечно, имеет смысл воспользоваться классом типа CScopeLock.

Кроме того, случается, что ::EnterCriticalSection() вызывается без инициализации критической секции с помощью ::InitializeCriticalSection(). Особенно часто такое случается с проектами, написанными с помощью ATL. Причем в debug-версии все работает замечательно, а release-версия рушится. Это происходит из-за так называемой "минимальной" CRT (_ATL_MIN_CRT), которая не вызываетконструкторы статических объектов ( Q166480, Q165076). В ATL версии 7.0 эту проблему решили.

Еще я встречал такую ошибку: программист пользовался классом типа CScopeLock, но для экономии места называл эту переменную одной буквой: