c++ - 为什么这段C++代码没有同步

Question

我正在学习编写多线程应用程序。因此，尽管使用了互斥锁，但只要我希望我的线程访问简单的共享资源，我就会遇到麻烦。

例如，考虑这段代码:

using namespace std;
mutex mu;
std::vector<string> ob;

void addSomeAValues(){
    mu.lock();    
    for(int a=0; a<10; a++){
        ob.push_back("A" + std::to_string(a));
        usleep(300);    
    }
    mu.unlock();
}

void addSomeBValues(){    
    mu.lock();    
    for(int b=0; b<10; b++){            
        ob.push_back("B" + std::to_string(b));        
        usleep(300);    
    }   
    mu.unlock();
}

int main() {    
    std::chrono::steady_clock::time_point start = std::chrono::steady_clock::now();        
    thread t0(addSomeAValues);        
    thread t1(addSomeBValues);    
    std::chrono::steady_clock::time_point end = std::chrono::steady_clock::now();

    t0.join();
    t1.join();

    //Display the results
    cout << "Code Run Complete; results: \n";    
    for(auto k : ob){
        cout << k <<endl;
    }
    //Code running complete, report the time it took
    typedef std::chrono::duration<int,std::milli> millisecs_t;
    millisecs_t duration(std::chrono::duration_cast<millisecs_t>(end-start));
    std::cout << duration.count() << " milliseconds.\n";
    return 0;
}

当我运行该程序时，它的行为异常。有时，值 A0-9 和 B0-9 被打印到控制台没有问题，有时会出现段错误和崩溃报告，有时，会显示 A0-3 和 B0-5。

如果我遗漏了核心同步问题，请帮忙

编辑:在大量有用的反馈之后，我将代码更改为

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <mutex>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <chrono>

using namespace std;
mutex mu;
std::vector<string> ob;

void addSomeAValues(){

for(int a=0; a<10; a++){
    mu.lock();
        ob.push_back("A" + std::to_string(a));
    mu.unlock();
    usleep(300);
}
}

void addSomeBValues(){
for(int b=0; b<10; b++){
    mu.lock();
        ob.push_back("B" + std::to_string(b));
    mu.unlock();

    usleep(300);
}
}

int main() {

std::chrono::steady_clock::time_point    start = std::chrono::steady_clock::now() ;

    thread t0(addSomeAValues);
    thread t1(addSomeBValues);

std::chrono::steady_clock::time_point       end = std::chrono::steady_clock::now() ;

t0.join();
t1.join();

//Display the results
cout << "Code Run Complete; results: \n";
for(auto k : ob){
    cout << k <<endl;
}
//Code running complete, report the time it took
    typedef std::chrono::duration<int,std::milli> millisecs_t ;
    millisecs_t duration( std::chrono::duration_cast<millisecs_t>(end-start) ) ;
    std::cout << duration.count() << " milliseconds.\n" ;
return 0;

}

但是我有时会得到以下输出:

*** Error in `/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment':
double free or corruption (fasttop): 0x00007f19fc000920 ***
======= Backtrace: =========
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x80a46)[0x7f1a0687da46]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x402dd4]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x402930]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x402a8d]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x402637
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x402278]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x4019cf]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x4041e3]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x404133]
/home/soliduscode/eclipse_workspace/CppExperiment/Debug/CppExperiment[0x404088]
/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6(+0xb29f0)[0x7f1a06e8d9f0]
/lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0(+0x7f8e)[0x7f1a060c6f8e]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(clone+0x6d)[0x7f1a068f6e1d]

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更新&解决方案

对于我遇到的问题(即:程序的不可预测执行以及间歇性转储损坏投诉)，所有问题都通过将 -lpthread 作为我的 eclipse 构建(在项目设置下)的一部分来解决。

我正在使用 C++11。奇怪的是，至少对我来说，该程序会编译而不会发出我尚未链接到 pthread 的投诉。

所以对于任何使用 C++11、std::thread 和 linux 的人，请确保链接到 pthread，否则你的程序运行时间将非常不可预测，而且会出现错误。

Answer 1

如果您打算使用线程，我建议您至少以不同的方式完成这项工作。

现在，一个线程获得互斥锁，执行所有它要做的事情(包括休眠 3000 微秒)，然后退出。然后另一个线程基本上做同样的事情。在这种情况下，线程基本上没有完成任何积极的事情，而有相当多的消极事情(同步代码等)。

您当前的代码在异常方面几乎是不安全的——如果在您的线程函数之一中抛出异常，即使该线程无法再执行，互斥量也不会被解锁。

最后，现在，您公开了一个互斥锁，并将其留给所有访问关联资源的代码以正确使用互斥锁。我更愿意集中互斥锁定，这样它的异常安全，并且大多数代码可以完全忽略它。

// use std::lock_guard, if available.
class lock { 
    mutex &m
public:
    lock(mutex &m) : m(m) { m.lock(); }
    ~lock() { m.unlock(); }
};

class synched_vec { 
    mutex m;
    std::vector<string> data;
public:
    void push_back(std::string const &s) { 
        lock l(m);
        data.push_back(s);
    }
} ob;

void addSomeAValues(){
    for(int a=0; a<10; a++){
        ob.push_back("A" + std::to_string(a));
        usleep(300);    
    }
}

这也意味着如果(例如)你决定在未来使用无锁(或最小锁定)结构，你应该只需要修改 synched_vec，而不是所有其他的使用它的代码。同样，通过将所有互斥锁处理放在一个地方，可以更容易地编写正确的代码，而且如果您确实发现了错误，也更容易确保已修复它(而不是查看所有客户端代码)。