c - 线程无法计数，给出错误的结果

Question

这段代码是我写的

#include <stdio.h>      /* Input/Output */
#include <stdlib.h>     /* General Utilities */
#include <pthread.h>    /* POSIX Threads */
unsigned int cnt=0;  /*Count  variable%*/
const int NITERS=1000;
void count()
{
    int i=0;
    for(i=0; i<NITERS; i++)
    {
        cnt++;
    }
    pthread_exit(0);
}
int main()
{
    pthread_t tid1,tid2;
     /* create threads 1 and 2 */  
    pthread_create(&tid1,NULL,count,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,count,NULL);
    /* Main block now waits for both threads to terminate, before it exits
       If main block exits, both threads exit, even if the threads have not
       finished their work */ 
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);
    if(cnt!=(unsigned)NITERS*2)
    {
        printf("BOOM! cnt=%d, it should be %d\n",cnt,NITERS*2);
    }
    else
    {
        printf("OK! cnt=%d\n",cnt);
    }
    exit(0);
}

它展示了这个结果。

有时它得到的 cnt 为 2000，但大多数时候它给出的结果小于 2000。您能解释一下为什么会这样吗？或者这背后的原因是什么？如何修复它。您的回答和理由肯定会有很大帮助。

Answer 1

unsigned int cnt=0; 可在线程之间共享，++ 操作不会自动增加 cnt。两个线程可能读取相同的cnt值并增加，覆盖cnt。您需要应用一些并发控制机制，例如信号量或互斥锁。

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如果您使用以下命令反汇编代码(假设代码名称是thread1.c)

~$ gcc thread.c -lpthread -S  

输出的汇编代号是thread1.s。

你会发现 cnt++ 在你的代码中不止是一条低级别的指令:

    movl    $0, -12(%ebp)
    jmp .L2
.L3:
    movl    cnt, %eax
    addl    $1, %eax
    movl    %eax, cnt
    addl    $1, -12(%ebp)
.L2:
    movl    NITERS, %eax

(1) cnt 拳头移动到%eax
(2) 然后加一到%exc
(3) 将%eax移动到cnt后面

并且由于线程上下文在这一行之间切换，cnt 的相同值被多个线程读取。因此 cnt++ 不是原子的。

注意:全局变量像cnt一样是线程共享的，而像i这样的局部变量是你在count()<中声明的 是特定于线程的。

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我修改了您的代码并使用信号量实现了并发控制，现在它可以正常工作了。

仅显示修改后的代码

#include <pthread.h>    /* POSIX Threads */
#include <semaphore.h>
unsigned int cnt=0;  /*Count  variable%*/
const int NITERS=1000;

sem_t mysem;

void count()
{
    int i=0;
    for(i=0; i<NITERS; i++)
    {
        sem_wait(&mysem);
        cnt++;
        sem_post(&mysem);
    }
    pthread_exit(0);
}
int main()
{
    if ( sem_init(&mysem,0,1) ) {
     perror("init");
    }
    // rest of your code 
} 

这会很好用!一些例子:

nms@NMS:~$ ./thread 
OK! cnt=2000
nms@NMS:~$ ./thread 
OK! cnt=2000
nms@NMS:~$ ./thread 
OK! cnt=2000