FreeRTOS如何查询当前持有二进制信号量的任务

结论 #

FreeRTOS 原生没有直接提供查询二进制信号量持有任务的公共API，这和二进制信号量的设计定位直接相关：二进制信号量本身没有要求「take和give操作必须在同一个任务中执行」，因此内核默认不会记录它的持有者信息。

可行方案 #

方案1：改用互斥量（符合原生设计的最优方案）

如果你的场景不需要在中断中操作该同步对象，完全可以把myBinarySemaphore替换为互斥量（通过xSemaphoreCreateMutex()创建）。互斥量为了实现优先级继承机制，内部默认会记录持有者任务的TCB指针，你可以通过访问内核内部结构体拿到持有者信息。

注意：该方法用到的结构体成员属于内核内部实现，不同版本FreeRTOS的结构体定义可能有差异，需要和你使用的内核版本匹配。

代码示例：

// 必须引入内核内部头文件，才能访问信号量、任务的内部结构体
#include "task.h"
#include "semphr.h"

// 自定义获取互斥量持有者的函数
TaskHandle_t xGetMutexOwner(SemaphoreHandle_t xMutex)
{
    if(xMutex == NULL) return NULL;
    // 互斥量内部的pxMutexHolder成员就是持有者任务的TCB指针
    return ((Semaphore_t *)xMutex)->pxMutexHolder;
}

void taskC(void *pvParameters)
{
    // 注意：创建taskA、taskB时需要提前保存它们的任务句柄，不能直接用函数名比较
    extern TaskHandle_t xTaskAHandle, xTaskBHandle;
    for(;;)
    {
        TaskHandle_t xOwner = xGetMutexOwner(myMutex);
        if(xOwner == xTaskAHandle)
            printf("taskA has the mutex\n");
        else if (xOwner == xTaskBHandle)
            printf("taskB has the mutex\n");
        else
            printf("No task holds the mutex\n");
        // 必须加延时，否则taskC会占满CPU，其他任务无法拿到执行权
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
    }
}

方案2：必须用二进制信号量的场景，自行封装接口

如果你确实需要使用二进制信号量（比如需要在中断中执行give操作），只需要对信号量的take、give接口做一层简单封装，用全局变量记录持有者即可，实现成本很低：

// 全局变量记录信号量持有者
TaskHandle_t xBinarySemHolder = NULL;

// 封装take接口
BaseType_t xMyBinarySemTake(SemaphoreHandle_t xSem, TickType_t xTicksToWait)
{
    BaseType_t xRet = xSemaphoreTake(xSem, xTicksToWait);
    if(xRet == pdTRUE)
    {
        xBinarySemHolder = xTaskGetCurrentTaskHandle();
    }
    return xRet;
}

// 封装任务上下文的give接口
BaseType_t xMyBinarySemGive(SemaphoreHandle_t xSem)
{
    BaseType_t xRet = xSemaphoreGive(xSem);
    if(xRet == pdTRUE)
    {
        xBinarySemHolder = NULL;
    }
    return xRet;
}

// 封装中断上下文的give接口（如果需要）
BaseType_t xMyBinarySemGiveFromISR(SemaphoreHandle_t xSem, BaseType_t *pxHigherPriorityTaskWoken)
{
    BaseType_t xRet = xSemaphoreGiveFromISR(xSem, pxHigherPriorityTaskWoken);
    if(xRet == pdTRUE)
    {
        xBinarySemHolder = NULL;
    }
    return xRet;
}

之后把taskA、taskB中原来的xSemaphoreTake、xSemaphoreGive替换为上面的封装接口，taskC直接读取xBinarySemHolder和任务句柄比较即可。

注意事项 #

查询信号量持有者的逻辑本身存在天然竞态：你查询到的结果仅代表查询瞬间的状态，下一刻持有者可能就已经释放了信号量，不要在生产代码的核心逻辑中强依赖该查询结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PLB