linux 線程在未同步的情況下，輸出著實沒看懂！

socay2

1. /*使用原子鎖實現(xiàn)線程同步*/
   
2. 
   
3. #include <alsa/iatomic.h>
   
4. #include <pthread.h>
   
5. #include <stdio.h>
   
6. 
   
7. // 定義一個原子變量
   
8. static atomic_t g_atomic;
   
9. // 定義共享資源
   
10. static volatile int g_i = 0;
    
11. 
    
12. /* 定義線程處理函數(shù) */
    
13. #define atomic_dec_and_test(g_atomic) 1
    
14. void *thr1_handle(void *arg)
    
15. {
    
16.     while (1) {
    
17.         if (atomic_dec_and_test(&g_atomic)) {
    
18.             printf("in thread %lu g_i = %d\n", pthread_self(), ++g_i);
    
19.         }
    
20.         atomic_inc(&g_atomic);
    
21.         sleep(1);
    
22.     }
    
23. 
    
24.     return NULL;   
    
25. }
    
26. 
    
27. void *thr2_handle(void *arg)
    
28. {
    
29.     while (1) {
    
30.         if (atomic_dec_and_test(&g_atomic)) {
    
31.             printf("in thread %lu g_i = %d\n", pthread_self(), --g_i);
    
32.         }
    
33.         atomic_inc(&g_atomic);
    
34.         sleep(1);
    
35.     }
    
36.     return NULL;   
    
37. }
    
38. 
    
39. 
    
40. /* 主函數(shù) */
    
41. int main()
    
42. {
    
43.     // 主線程初始化原子變量
    
44.     //g_atomic = ATOMIC_INIT(0);
    
45.     g_atomic.counter = 1;
    
46. 
    
47.     pthread_t tid1, tid2;
    
48.     if (pthread_create(&tid1, NULL, thr1_handle, NULL) != 0) {
    
49.         fprintf(stderr, "create thread1 failed!\n");
    
50.         return 1;
    
51.     }
    
52.     if (pthread_create(&tid2, NULL, thr2_handle, NULL) != 0) {
    
53.         fprintf(stderr, "create thread2 failed!\n");
    
54.         return 2;
    
55.     }
    
56. 
    
57.     pthread_join(tid1, NULL);
    
58.     pthread_join(tid2, NULL);
    
59. 
    
60.     return 0;
    
61. }

復(fù)制代碼

在不使用原子操作來做同步的情況下，程序輸出如下：

1. 
   
2. in thread 3075713856 g_i = 1
   
3. in thread 3067321152 g_i = 0
   
4. in thread 3067321152 g_i = -1
   
5. in thread 3075713856 g_i = 1
   
6. in thread 3067321152 g_i = 0
   
7. in thread 3075713856 g_i = 1
   
8. in thread 3075713856 g_i = 2
   
9. [color=Red]in thread 3067321152 g_i = 0
   
10. in thread 3075713856 g_i = 3
    
11. in thread 3067321152 g_i = 1
    
12. in thread 3075713856 g_i = 4
    
13. in thread 3067321152 g_i = 2
    
14. in thread 3075713856 g_i = 5
    
15. in thread 3067321152 g_i = 3
    
16. in thread 3075713856 g_i = 6[/color]
    
17. in thread 3067321152 g_i = 5
    
18. in thread 3067321152 g_i = 4
    
19. in thread 3075713856 g_i = 6
    
20. in thread 3075713856 g_i = 5
    
21. in thread 3067321152 g_i = 3
    
22. in thread 3075713856 g_i = 6
    
23. in thread 3067321152 g_i = 4
    
24. in thread 3067321152 g_i = 3
    
25. in thread 3075713856 g_i = 5
    
26. in thread 3075713856 g_i = 6
    
27. in thread 3067321152 g_i = 4
    
28. in thread 3067321152 g_i = 5
    
29. in thread 3075713856 g_i = 6
    
30. in thread 3075713856 g_i = 7
    
31. in thread 3067321152 g_i = 5
    

復(fù)制代碼

在輸出標(biāo)紅的部分，線程切換時為什么值會出現(xiàn)跳躍增加或減少呢？
按照程序邏輯，在沒進(jìn)入線程一次，只做一次值的加或減呀，怎是怎么個情況？ 期待大V指點下

井蛙夏蟲

將++g_i(或--g_i)理解為一下三句，就能解釋這樣的輸出產(chǎn)生的原因:
register = memory(g_i);
register = register + 1(或register = register - 1);
memory(g_i) = register;

socay2

井蛙夏蟲 發(fā)表于 2014-04-06 00:23
將++g_i(或--g_i)理解為一下三句，就能解釋這樣的輸出產(chǎn)生的原因:
register = memory(g_i);
register = r ...

謝謝你，井蛙夏蟲！
你的意思是說 前++/--這種操作被打斷導(dǎo)致上面的情況。可是我不是太明白，請原諒我的愚昧
printf ++g_i 的時候，打印的就是 g_i 所在內(nèi)存的值，即：
in thread 3075713856 g_i = 1   此時 g_i 內(nèi)存單元的值為 1
in thread 3075713856 g_i = 2   此時 g_i 內(nèi)存單元的值為 2
in thread 3067321152 g_i = 0   此時線程切換，--g_i 是取g_i內(nèi)存的值然后減1,然后將值壓入printf的函數(shù)棧，怎么就變成0了呢？
in thread 3075713856 g_i = 3
in thread 3067321152 g_i = 1
in thread 3075713856 g_i = 4
期待你的更詳細(xì)的講解。

timespace

2樓都寫明白了吧，++和--都不是atomic操作，為什么還是將--g_i理解為一次執(zhí)行完畢呢？請至少分為三個獨立指令，而且執(zhí)行每個指令后，都可能切換到另外一個線程。
BTW：這算典型的undefined行為，知道不可取就可以了，還深究什么？就好比“malloc一次，free兩次，為什么有時候core，有時不core？”，點到即止。

socay2

timespace 發(fā)表于 2014-04-06 18:44
2樓都寫明白了吧，++和--都不是atomic操作，為什么還是將--g_i理解為一次執(zhí)行完畢呢？請至少分為三個獨立指 ...

謝謝指點。
我已知道 ++/-- 不是原子操作，可是我還是不是很明白，能給我做一個深度剖析嗎？
in thread 3075713856 g_i = 1           正常
in thread 3067321152 g_i = 0           正常
in thread 3067321152 g_i = -1           正常
in thread 3075713856 g_i = 1           不正常
in thread 3067321152 g_i = 0           正常
in thread 3075713856 g_i = 1           正常
in thread 3075713856 g_i = 2           正常
in thread 3067321152 g_i = 0           不正常
in thread 3075713856 g_i = 3           不正常
in thread 3067321152 g_i = 1           不正常
in thread 3075713856 g_i = 4           不正常
in thread 3067321152 g_i = 2           不正常
in thread 3075713856 g_i = 5           不正常
in thread 3067321152 g_i = 3           不正常
in thread 3075713856 g_i = 6           不正常
從地一個不正常分析。
在本次打印之前，線程3067321152已將g_i的值修改為-1,然后在本次打印的結(jié)果卻是 1 ，說明本次取到的 g_i 的值為0.   從上面的線程執(zhí)行情況看，只有在第二行的時候值為0,即在線程 3067321152 中。 難道是in thread 3067321152 g_i = -1還沒有及時寫入內(nèi)存，此時發(fā)生線程切換，切換到 in thread 3075713856 g_i = 1，這個時候取到的就是 0
不知道這樣理解對不對。

timespace

線程棧相互獨立，有各自的寄存器。

/* 從輸出1~4行推斷，第3行輸出之前g_i = 0 ，下面分解第3行和第4行可能執(zhí)行順序 */
t1(++)   r1 = g_i     /* r1是t1的寄存器, g_i = 0那么 r1= 0 */
t2(--)     r2 = g_i     /* r2 = 0 */
t1(++)   r1 += 1     /* r1 = 1 */
t2(--)     r2 -= 1      /* r2 = -1 */
t2(--)     g_i = r2     /* g_i = -1 */
t1(++)   g_i = r1     /* g_i = 1 */
/* 不同步，執(zhí)行是隨機(jī)的，出現(xiàn)其它結(jié)果也不奇怪 */

socay2

timespace 發(fā)表于 2014-04-06 22:15
線程棧相互獨立，有各自的寄存器。

/* 從輸出1~4行推斷，第3行輸出之前g_i = 0 ，下面分解第3行和第4行可 ...

恩，看來我在上一樓的理解是對的。
謝謝你這直觀的分析！