在 C 中使用线程时的奇怪行为

Question

我对线程还很陌生，很难理解下面代码的行为。假设我使用命令行输入 10，我希望输出为 20，因为有两个线程分别将 count 的值递增 10 次。但是，每次我运行这个程序时，输出都不是 20。以下是我的一些尝试：

命令行输入：10，预期输出：20，实际输出：15

命令行输入：10，预期输出：20，实际输出：10

命令行输入：10，预期输出：20，实际输出：13

命令行输入：10，异常输出：20，实际输出：20

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

/* The threads will increment this count 
 * n times (command line input).
 */
int count = 0;

/* The function the threads will perform */
void *increment(void *params);


int main(int argc, char *argv[]) {

    /* Take in command line input for number of iterations */
    long iterations = (long)atoi(argv[1]);

    pthread_t thread_1, thread_2;

    /* Create two threads. */
    pthread_create(&thread_1, NULL, increment, (void*)iterations);
    pthread_create(&thread_2, NULL, increment, (void*)iterations);

    /* Wait for both to finish */
    pthread_join(thread_1, NULL);
    pthread_join(thread_2, NULL);

    /* Print the final result for count. */
    printf("Count = %d.\n", count);
    pthread_exit(NULL);

}

void *increment(void *params) {
    long iterations = (long)params;
    int i;
    /* Increment global count */
    for(i = 0; i < iterations; i++) {
        count++;
    }
    pthread_exit(NULL);
}

Answer 1

你的增量不是原子的，你没有插入任何同步机制，所以你的一个线程当然会覆盖 count 而另一个仍在递增它，导致 "losses"增量。

您需要一个原子增量函数（在 Windows 上，您有 InterlockedIncrement 为此），或一个显式锁定机制（如互斥锁）。

Answer 2

在汇编中对两个数求和通常需要几条指令：

将数据移动到某个寄存器
向该寄存器添加一些值
将数据从寄存器移动到内存中的某个单元格

因此，当操作系统为您的程序提供系统时间时，它并不能保证所有这些操作都在没有任何中断的情况下完成。这些被称为临界区。每次进入这样的部分，都需要同步两个线程。

这应该有效：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

/* The threads will increment this count 
 * n times (command line input).
 */
int count = 0;
pthread_mutex_t lock;
/* The function the threads will perform */
void *increment(void *params);


int main(int argc, char *argv[]) {

    /* Take in command line input for number of iterations */
    long iterations = (long)atoi(argv[1]);

    pthread_t thread_1, thread_2;
    pthread_mutex_init(&lock); //initialize the mutex

    /* Create two threads. */
    pthread_create(&thread_1, NULL, increment, (void*)iterations);
    pthread_create(&thread_2, NULL, increment, (void*)iterations);

    /* Wait for both to finish */
    pthread_join(thread_1, NULL);
    pthread_join(thread_2, NULL);

    /* Print the final result for count. */
    printf("Count = %d.\n", count);
    pthread_mutex_destroy(&lock); //destroy the mutex, its similar to malloc and free
    pthread_exit(NULL);

}

void *increment(void *params) {
    long iterations = (long)params;
    int i;
    int local_count = 0;
    /* Increment global count */
    for(i = 0; i < iterations; i++) {
        local_count++;
    }

   pthread_mutex_lock(&lock); //enter a critical section
   count += local_count;
   pthread_mutex_unlock(&lock); //exit a critical section
   pthread_exit(NULL);
}

在 C 中使用线程时的奇怪行为

Strange behavior when using threads in C

c

multithreading

pthreads