在C中使用线程时的奇怪行为

Question

我对线程很陌生，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，因为有两个线程将count的值递增十次。 但是，每次我运行此程序时输出都不是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，例外输出：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

您的增量不是原子的，并且您没有插入任何同步机制，因此，您的一个线程当然会覆盖count而另一个线程仍在递增计数，从而导致增量的“损失”。

您需要一个原子增量功能（在Windows上具有InterlockedIncrement ）或显式锁定机制（例如互斥锁）。

Answer 2

要在汇编中对两个数字求和，通常需要以下几个指令：

• 将数据移至某个寄存器
• 向该寄存器添加一些值
• 将数据从寄存器移到内存中的某个单元

因此，当操作系统给您的程序系统时间时，它不能保证所有这些操作都不会中断。 这些称为关键部分。 每次输入这样的部分时，都需要同步两个线程。

这应该工作：

#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);
}