Exponenta Banner

CERT C: Rule. POS53-C

Не используйте более одного мьютекса для параллельных операций ожидания для переменной условия

развернуть все на странице

Описание

Определение правила

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

Реализация Polyspace

Эта проверка проверяет на Несколько мьютексов, используемых с той же условной переменной.

Примеры

расширить все

Проблема

Эта проблема возникает, когда несколько потоков используют более одного мьютекса для параллельного ожидания одной и той же переменной условия. Поток ожидает переменной условия, вызывая функции pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait. Эти функции берут переменную условия и заблокированный мьютекс в качестве аргументов, и переменная условия связана с этим мьютексом, когда поток ожидает от переменной условия.

Шашки помечают использование pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait в одной из ниток. Смотрите столбец Event на панели Results Details, чтобы просмотреть потоки, ожидающие той же переменной условия и использующие другой мьютекс.

Риск

Когда поток ожидает переменной условия с помощью мьютекса, переменная условия связана с этим мьютексом. Любой другой поток, использующий другой мьютекс, чтобы ждать от той же переменной условия, является неопределенным поведением в соответствии со стандартом POSIX.

Зафиксировать

Используйте тот же аргумент mutex для pthread_cond_timedwait или pthread_cond_wait когда потоки одновременно ожидают одной и той же переменной условия или используют отдельные переменные условия для каждого мьютекса.

Пример - Параллельное ожидание переменной условия с несколькими мьютексами
#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 каждой count используется другой мьютекс переменная. Начиная со всех трех waiter функции ожидают от той же переменной условия cv с различными мьютексами, вызов pthread_cond_wait будет успешным для одного из потоков, и вызов будет неопределенным для двух других.

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

Коррекция - используйте тот же мутекс для всех потоков, ожидающих на той же переменной условия

Одной из возможных коррекций является передача того же аргумента мьютекса всему вызову pthread_cond_wait которые используются для ожидания 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;
}

Проверяйте информацию

Группа: Правило 50. POSIX (POS)

См. также

Темы

Внешние веб-сайты

Введенный в R2020a

[1] Это программное обеспечение было создано MathWorks, включающее фрагменты: «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, с специального разрешения от его Института программной инженерии.

ЛЮБОЙ МАТЕРИАЛ УНИВЕРСИТЕТА КАРНЕГИ МЕЛЛОН И/ИЛИ ЕГО ИНЖЕНЕРНОГО ИНСТИТУТА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙСЯ В НАСТОЯЩЕМ ДОКУМЕНТЕ, ПОСТАВЛЯЕТСЯ НА БАЗИСЕ «КАК ЕСТЬ». УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ, ВЫРАЖЕННЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ, В ОТНОШЕНИИ ЛЮБОГО ВОПРОСА, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАЯСЬ, ГАРАНТИЮ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ИЛИ КОММЕРЧЕСКОЙ ВЫГОДЫ, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОСТИ, ИЛИ УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ В ОТНОШЕНИИ СВОБОДЫ ОТ ПАТЕНТА, ТОВАРНОГО ЗНАКА ИЛИ НАРУШЕНИЯ АВТОРСКИХ ПРАВ.

Это программное обеспечение и связанная с ним документация не были рассмотрены и не одобрены Университетом Карнеги-Меллон или его Институтом программной инженерии.

Документация Polyspace Bug Finder

Поддержка