Exponenta Banner
exponenta event banner

CERT C: Правило. POS53-C

Не использовать более одного мьютекса для одновременных операций ожидания для переменной условия

развернуть все на странице

Описание

Определение правила

Не используйте более одного мьютекса для одновременных операций ожидания для переменной условия. [1 ]

Внедрение Polyspace

Эта проверка проверяет наличие нескольких мутексов, используемых с одной и той же условной переменной.

Примеры

развернуть все

Проблема

Эта проблема возникает, когда несколько потоков используют несколько мьютексов для одновременного ожидания одной переменной условия. Поток ожидает переменную условия путем вызова функций pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait. Эти функции принимают переменную условия и блокированный мьютекс в качестве аргументов, и переменная условия привязывается к этому мьютексу, когда поток ожидает переменную условия.

Шашки помечают использование pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait в одном из потоков. См. столбец Событие (Event) на панели Сведения о результатах (Results Details), чтобы просмотреть потоки, ожидающие одну и ту же переменную условия и использующие другой мьютекс.

Риск

Когда поток ожидает переменную условия с использованием мьютекса, переменная условия привязывается к этому мьютексу. Любой другой поток, использующий другой мьютекс для ожидания той же переменной условия, является неопределенным поведением согласно стандарту POSIX.

Зафиксировать

Использовать тот же аргумент mutex для pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait когда потоки одновременно ожидают одну и ту же переменную условия или используют отдельные переменные условия для каждого мьютекса.

Пример - Одновременное ожидание при переменной условия с несколькими мутексами
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#define Thrd_return_t                    void *
#define __USE_XOPEN2K8



#define COUNT_LIMIT 5

static void fatal_error(void)
{
    exit(1);
}


pthread_mutex_t mutex1;
pthread_mutex_t mutex2;
pthread_mutex_t mutex3;
pthread_cond_t cv;

int count1 = 0, count2 = 0, count3 = 0;
#define DELAY 8

Thrd_return_t waiter1(void* arg)
{
    int ret;
    while (count1 < COUNT_LIMIT) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex1)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex1)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count1 = %d\n", ++count1);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex1)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t waiter2(void* arg)
{
    int ret;
    while (count2 < COUNT_LIMIT) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex2)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex2)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count2 = %d\n", ++count2);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex2)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t signaler(void* arg)
{
    int ret;
    while ((count1 < COUNT_LIMIT) || (count2 < COUNT_LIMIT)) {
        sleep(1);
        printf("signaling\n");
        if ((ret = pthread_cond_broadcast(&cv)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t waiter3(void* arg)
{
    int ret;
    while (count3 % COUNT_LIMIT != 0) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex3)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex3)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count3 = %d\n", ++count3);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex3)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

int main(void)
{
    int ret;
    pthread_t thread1, thread2, thread3;

    pthread_mutexattr_t attr;

    if ((ret = pthread_mutexattr_init(&attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }

    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex1, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex2, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex3, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_cond_init(&cv, NULL)) != 0) {
        /* handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread1, NULL, &waiter1, NULL))) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread2, NULL, &waiter2, NULL))) {
        /* handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread3, NULL, &signaler, NULL))) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread1, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread2, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread3, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }

    while (1) { ; }

    return 0;
}

В этом примере для защиты каждого из них используется различный мьютекс count переменная. Так как все три waiter функции ожидают одну и ту же переменную условия cv с различными мутексами, вызов pthread_cond_wait будет успешным для одного из потоков, и вызов не будет определен для двух других.

Шашка поднимает дефект для функции waiter3 даже если функция не вызывается прямо или косвенно потоком, точкой входа или прерыванием. Анализ учитывает функцию waiter3 вызывается основной программой через адрес ее функции или неопознанный поток, создание которого является отсутствующим исходным кодом.

Исправление - использовать один и тот же мьютекс для всех потоков, ожидающих одной переменной условия

Одной из возможных исправлений является передача одного и того же аргумента мьютекса всему вызову pthread_cond_wait которые используются для ожидания одной и той же переменной условия.

 #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#define Thrd_return_t                    void *
#define __USE_XOPEN2K8



#define COUNT_LIMIT 5

static void fatal_error(void)
{
    exit(1);
}


pthread_mutex_t mutex;

pthread_cond_t cv;

int count1 = 0, count2 = 0, count3 = 0;
#define DELAY 8

Thrd_return_t waiter1(void* arg)
{
    int ret;
    while (count1 < COUNT_LIMIT) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count1 = %d\n", ++count1);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t waiter2(void* arg)
{
    int ret;
    while (count2 < COUNT_LIMIT) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count2 = %d\n", ++count2);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t signaler(void* arg)
{
    int ret;
    while ((count1 < COUNT_LIMIT) || (count2 < COUNT_LIMIT)) {
        sleep(1);
        printf("signaling\n");
        if ((ret = pthread_cond_broadcast(&cv)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}

Thrd_return_t waiter3(void* arg)
{
    int ret;
    while (count3 % COUNT_LIMIT != 0) {
        if ((ret = pthread_mutex_lock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        if ((ret =
                 pthread_cond_wait(&cv, &mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
        sleep(random() % DELAY);
        printf("count3 = %d\n", ++count3);
        if ((ret = pthread_mutex_unlock(&mutex)) != 0) {
            /* Handle error */
            fatal_error();
        }
    }
    return (Thrd_return_t)0;
}
/* 
void user_task(void)
{
    (void)waiter3(NULL);
} */

int main(void)
{
    int ret;
    pthread_t thread1, thread2, thread3;

    pthread_mutexattr_t attr;

    if ((ret = pthread_mutexattr_init(&attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }

    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_mutex_init(&mutex, &attr)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_cond_init(&cv, NULL)) != 0) {
        /* handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread1, NULL, &waiter1, NULL))) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread2, NULL, &waiter2, NULL))) {
        /* handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_create(&thread3, NULL, &signaler, NULL))) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread1, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread2, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }
    if ((ret = pthread_join(thread3, NULL)) != 0) {
        /* Handle error */
        fatal_error();
    }

    while (1) { ; }

    return 0;
}

Проверить информацию

Группа: Правило 50. POSIX (POS)

См. также

Темы

Внешние веб-сайты

Представлен в R2020a

[1] Данное программное обеспечение было создано компанией MathWorks и включает в себя следующие компоненты: «Веб-сайт SEI CERT-C», © 2017 Университет Карнеги-Меллон, веб-сайт SEI CERT-C + + © 2017 Университет Карнеги-Меллон, "Стандарт кодирования SEI CERT C - Правила разработки безопасных, Надежные и безопасные системы - 2016 Edition ", © 2016 Университет Карнеги-Меллон, и "Стандарт кодирования SEI CERT C++ - Правила разработки безопасных, Надежные и безопасные системы в C++ - 2016 Edition "© 2016 Университет Карнеги-Меллон, со специальным разрешением от его Института программного обеспечения.

ЛЮБОЙ МАТЕРИАЛ УНИВЕРСИТЕТА КАРНЕГИ МЕЛЛОНА И/ИЛИ ЕГО ПРОГРАММНОГО ИНЖЕНЕРНОГО ИНСТИТУТА, СОДЕРЖАЩИЙСЯ В НАСТОЯЩЕМ ДОКУМЕНТЕ, ПОСТАВЛЯЕТСЯ КАК ЕСТЬ. УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ, ВЫРАЖЕННЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, В ОТНОШЕНИИ ЛЮБЫХ ВОПРОСОВ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ГАРАНТИИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ИЛИ ТОВАРНОЙ ПРИГОДНОСТИ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОСТИ ИЛИ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ СВОБОДЫ ОТ ПАТЕНТА, ТОВАРНОГО ЗНАКА ИЛИ НАРУШЕНИЯ АВТОРСКИХ ПРАВ.

Данное программное обеспечение и связанная с ним документация не были рассмотрены и не одобрены Университетом Карнеги-Меллона или его Институтом разработки программного обеспечения.

Документация для поиска ошибок Polyspace

Поддержка