Программирование на Visual C++. Архив рассылки

Поле LockSemaphore используется, если нужно подождать, пока критическая секция освободится. Если LockCount больше нуля и OwningThread не совпадает с уникальным идентификатором текущей нити, то ждущая нить создает объект ядра (событие) и вызывает ::WaitForSingleObject(LockSemaphore). Нить-владелец, после уменьшения RecursionCount, проверяет его, и если значение этого поля равно нулю, а LockCount больше нуля, то это значит, что есть как минимум одна нить, ожидающая, пока LockSemaphore не окажется в состоянии "случилось!". Для этого нить-владелец вызывает ::SetEvent и какая-то одна (только одна) из ожидающих ниток пробуждается и получает доступ к критическим данным.

WindowsNT/2k генерирует исключение, если попытка создать событие не увенчалась успехом. Это верно как для функций ::Enter/LeaveCriticalSection так и для ::InitializeCriticalSectionAndSpinCount с установленным старшим битом параметра SpinCount. Но только не WindowsXP. Разработчики ядра этой операционной системы поступили по-другому. Вместо генерации исключения, функции ::Enter/LeaveCriticalSection, если не могут создать собственное событие, начинают использовать заранее созданный глобальный объект. Один на всех. Таким образом, в случае катастрофической нехватки системных ресурсов, программа под управлением WindowsXP ковыляет какое-то время дальше. Действительно, писать программы, способные продолжать работать после того, как ::EnterCriticalSection сгенерировала исключение, черезвычайно сложно. Как правило, если программистом и предусмотрен такой поворот событий, то дальше вывода сообщения об ошибке и аварийного завершеня программы дело не идет. Как следствие, WindowsXP игнорирует старший бит поля LockCount.

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.

API для работы с критическими секциями

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++;