在笔记线程编程中已经介绍了线程的基本编程,然而并没有对线程进行实质性的信息传递,即多线程的通信。线程不同于进程的是多线程间共享进程的虚拟地址空间,这也为线程通信提供了便利,线程线程通信只需要操作共享的进程数据段即可。而进程使用的全局变量存在于进程数据段中,因此多线程编程通信时,一般选择操作全局变量实现通信。线程通信虽然很容易,但也有其弊端,正因为并发的线程访问了相同的资源,所以造成了数据的不确定性。因此,线程的通信需要结合一些 同步互斥机制
一起使用。
以下示例直接展示线程的数据传递:
#include <pthread.h> #include <stdio.h> #define errlog(errmsg) \ do { \ perror(errmsg); \ printf("--%s--%s--%d--\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); \ return -1; \ } while (0) int value1 = 0; int value2 = 0; int count = 0; void *thread1_handler(void *arg) { while (1) { value1 = count; value2 = count; count++; } pthread_exit("thread1...exit"); } void *thread2_handler(void *arg) { while (1) { if (value1 != value2) { sleep(1); printf("value1 = %d value2 = %d\n", value1, value2); } } pthread_exit("thread2...exit"); } int main(int argc, const char *argv[]) { pthread_t thread1, thread2; void *retval; if (pthread_create(&thread1, NULL, thread1_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create1 error"); } if (pthread_create(&thread2, NULL, thread2_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create2 error"); } pthread_join(thread1, &retval); printf("%s\n", (char *)retval); pthread_join(thread2, &retval); printf("%s\n", (char *)retval); return 0; }点击复制复制失败已复制
对上述代码进行分析,从单独的线程角度来看,线程1将全局变量 count
的值赋值给 value1
及 value2
,无论经过多少次循环, value1
和 value2
的值都是相等的。而线程2则判断 value1
和 value2
的值是否相等,如果不相等则输出二者的值,如果线程1的执行是完整的,那么 value1
与 value2
的值不会出现不相等的情况,从而线程2在访问这两个全局变量时,不会判断成功,因此不会输出到终端任何信息。然而运行结果并非如此,编译并运行,结果如下所示:
$ gcc main.c -lpthread && ./a.out value1 = 462206056 value2 = 462206056 value1 = 925195621 value2 = 925195621 value1 = 1388160391 value2 = 1388160392 value1 = 1850999849 value2 = 1850999849 value1 = -1982109743 value2 = -1982109743 value1 = -1519282208 value2 = -1519282208 ^C点击复制复制失败已复制
可以看出程序运行输出了内容,并且 value1
和 value2
的值出现了相等以及不相等都打印的情况。这就是一种典型的竞态的产生,线程并没有按照预想的结果,有秩序的访问共享资源。此时,对于多线程而言在没有一定的规则秩序下,对共享资源的访问造成了不可预计的结果。
分析上述代码,针对其运行结果可以得到程序运行所产生的错误原因。例如,上述代码线程1当 count
自加之后,在一次循环中将值赋值给 value1
,在 count
将值赋值给 value2
之前,线程2介入了判断,此时判断不相等条件成立;在对 value1
和 value2
打印之前,线程1的 count
赋值给 value2
,那么此时线程2进行输出,输出了相等的 value
值。如果此时线程2的输出发生在 count
赋值给 value2
之前,那么则输出了不相等的 value
值。