C中的打印函数mutex无法正常工作

Question

我试图给线程一个id，然后我想打印我给出的每个线程id，但是我猜有一种关于互斥体的情况，我认为我正在处理关键部分，但似乎我不能.

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
pthread_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct info{
    int id;
    int flag;
};

void *print_info(void* arg){
    struct info *arg_struct = (struct info*) arg;

    pthread_mutex_lock(&m);

    printf("%d ", arg_struct->id);
    pthread_mutex_unlock(&m);

    pthread_exit(0);

}
int main(int argc, char *argv[])
{
    int number = 10;
    pthread_t tid[number];
    for (int i = 0; i < number; ++i) {
        int info[2];
        info[0] = i;
        info[1] = 0;

        pthread_create(&tid[i], NULL, print_info, &info);
    }
    for (int i = 0; i < number; ++i) {
        pthread_join(tid[i], NULL);
    }

    return 0;
}

这是输出:1 2 3 4 5 6 7 8 9 9

每次执行时都会有所不同，但或多或​​少的概念是相同的，即不打印某些值，而是多次打印一些值。

但是预期的输出是这样的:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

[或者不按顺序排列的东西，但我猜每个值都被精确打印一次]谢谢

Answer 1

为每个线程提供自己的控制数据

正如所写，您的代码无法保证输出数字的顺序 - 线程执行的顺序取决于操作系统和硬件。通过确保每个线程都有自己的struct info 可以使用，您可以轻松地确保每个 ID 仅打印一次。您现有的代码(a)使用结构对数组进行类型双关，这是一个坏主意( alk 的 comment )，并且(b)重用主程序堆栈上的相同空间，以便到线程在工作时，主循环可能会更改存储的值。

这就是@rafix07在comment中说。您声称已尝试修复但没有成功。我必须得出结论，您修改后的代码没有完成必要的操作。

您需要使用更像这样的代码(它还在每次运行结束时打印换行符):

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

pthread_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct info
{
    int id;
    int flag;
};

static void *print_info(void *arg)
{
    struct info *arg_struct = (struct info *)arg;

    pthread_mutex_lock(&m);

    printf("%d ", arg_struct->id);
    pthread_mutex_unlock(&m);

    pthread_exit(0);
}

int main(void)
{
    int number = 10;
    pthread_t tid[number];
    struct info info[number];
    for (int i = 0; i < number; ++i)
    {
        info[i].id = i;
        info[i].flag = 0;
        pthread_create(&tid[i], NULL, print_info, &info[i]);
    }

    for (int i = 0; i < number; ++i)
    {
        pthread_join(tid[i], NULL);
    }
    putchar('\n');

    return 0;
}

当我连续运行 10 次时，我得到了输出:

0 7 2 8 3 1 4 9 5 6 
1 8 0 9 2 3 6 5 4 7 
0 4 5 2 3 6 7 1 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
2 7 0 3 5 6 4 8 1 9 
2 0 7 6 3 5 4 8 9 1 
0 9 1 3 5 6 7 2 8 4 
0 7 1 8 4 3 9 2 5 6 
0 7 1 8 3 5 4 2 9 6 
0 3 4 5 6 1 2 8 7 9 

正如您所看到的，每个数字 0..9 在每行输出中出现一次，但线程执行的顺序却是不确定的。

我不相信互斥体能给你带来任何东西。所有 I/O 函数(例如 printf())的行为必须类似于使用 flockfile()进入时和返回时funlockfile()。

在运行 macOS Mojave 10.14.6(不要问!)和 GCC 9.2.0 的 MacBook Pro 上进行测试。

保证顺序

一个简单的修改就可以确保顺序——主线程在启动线程之前锁定互斥锁，线程在退出之前解锁它。然而，这意味着没有有意义的并发——你不妨这样写:

for (int i = 0; i < 10; i++)
    printf("%d ", i);
putchar('\n');

这将避免线程后启动、运行和清理的所有开销。

修改后的代码只是将 print_info() 函数中的一行移动到 main() 中:

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

pthread_mutex_t m = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct info
{
    int id;
    int flag;
};

static void *print_info(void *arg)
{
    struct info *arg_struct = (struct info *)arg;

    printf("%d ", arg_struct->id);
    pthread_mutex_unlock(&m);

    pthread_exit(0);
}

int main(void)
{
    int number = 10;
    pthread_t tid[number];
    struct info info[number];
    for (int i = 0; i < number; ++i)
    {
        info[i].id = i;
        info[i].flag = 0;
        pthread_mutex_lock(&m);
        pthread_create(&tid[i], NULL, print_info, &info[i]);
    }

    for (int i = 0; i < number; ++i)
    {
        pthread_join(tid[i], NULL);
    }
    putchar('\n');

    return 0;
}

输出:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9