c - Pthread 意外输出但结果良好
问题描述
我是 c 上 pthreads 的新手,所以我只是想用两个线程做一些基本程序,增加一个整数直到它等于 10000,然后每个线程写它增加整数的时间,并且主体线程写最终结果,在我的输出中,最终结果很好(总是等于 10000),但是每个线程的增量时间是错误的,有人可以向我解释为什么会这样吗?
我的代码:
//Threads in C
/* Includes */
#include <unistd.h> /* Symbolic Constants */
#include <sys/types.h> /* Primitive System Data Types */
#include <errno.h> /* Errors */
#include <stdio.h> /* Input/Output */
#include <stdlib.h> /* General Utilities */
#include <pthread.h> /* POSIX Threads */
#include <string.h> /* String handling */
void *T1 (void * par){
int * cp = (int*)(par);
printf("Thread 1 begin, counter equals %d \n",*cp);
int f=0;
while((*cp)< 10000) {++(*cp);
f++;}
printf("Thread 1 finished, i've incremented %d times \n",f);
pthread_exit(NULL);
}
void *T2 (void * par){
int * cp = (int*)(par);
printf("Thread 2 begin, counter equals %d \n",*cp);
int j=0;
while((*cp)< 10000) {++(*cp);
j++;}
printf("Thread 2 finished, i've incremented %d times \n",j);
pthread_exit(NULL);
}
int main(){
pthread_t idT1, idT2;
int counter = 0;
if (pthread_create(&idT1, NULL, T1, &counter) != 0)
printf("erreur creation");
if (pthread_create(&idT2, NULL, T2, &counter) != 0)
printf("erreur creation");
pthread_join(idT1, NULL);
pthread_join(idT2, NULL);
printf(" Total = %d",counter);
return 0;
}
示例输出:
Thread 1 begin, counter equals 0
Thread 2 begin, counter equals 0
Thread 1 finished, i've incremented 10000 times
Thread 2 finished, i've incremented 8602 times
Total = 10000
解决方案
当同时使用 2 个线程时,一个线程可以暂停,内核随时切换到另一个线程,我们无法预测 2 个线程之间的代码执行顺序。为简单起见,我将向您展示单核 CPU 可能发生的场景。
在 x86 中,计数器会增加一些指令,如下所示:++(*cp);
movl (0x80123468), %ecx
addl $1, %ecx
movl %ecx, (0x80123468)
&计数器 = (0x80123468)
想象一下线程 1 进入这段代码,计数器将加一。第一条指令是将计数器的当前值(假设它是 200)加载到寄存器 eax 中。因此,线程 1 的 eax=200。然后第二条指令将 1 添加到寄存器;因此eax = 201。
现在发生了一些事情,使内核停止线程 1 操作(例如中断),然后将上下文切换到线程 2 运行,并进入同一段代码。执行第一条指令,将counter的值加载到自己的eax中(每个线程都有自己的寄存器),Thread2-eax =200,然后执行第二条指令,Thread2-eax = 201。然后执行第三条指令到将值 201 存储到 &counter (0x80123468) 中。
之后发生上下文切换,Thread2暂停,Thread1再次运行,继续执行第三条指令,并将Thread1-eax value = 201存入&counter(0x80123468)。
如您所见,当这种情况发生时,counter 仅增加 1,而 j 和 f 都增加 1(最初,我们希望它们中只有一个增加 1,而不是两者都增加)如果 counter = 10000,您的 while 循环会中断,所以计数器可能是正确的,计数器增加了 10000 倍(并非总是如此,我看到一个场景可能是 10001,但似乎很少发生,您可以尝试通过检查汇编代码自己弄清楚((*cp)< 10000)
)。但是我们不知道 j 和 f 增加了多少次?
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