linux程序设计——多线程（第十二章）

Posted 2020-09-26 brucemengbm

12.8    多线程

之前，总是让程序的主线程只创建一个线程。这节将演示怎样在同一个程序中创建多个线程，然后怎样以不同于其启动顺序将它们合并在一起。此外,还演示多线程编程时easy出现的时序问题.
编敲代码thread8.c

/*************************************************************************
 > File Name:    thread8.c
 > Description:  thread8.c程序创建多个线程。然后以不同于启动顺序将它们合并在一起
 > Author:       Liubingbing
 > Created Time: 2015年07月07日 星期二 19时37分45秒
 > Other:        thread8.c程序存在一个小漏洞,假设主线程执行足够快时,可能改动传递引用的參数thread_index,造成问题.见thread8a.c
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#define NUM_THREADS 6

void *thread_function(void *arg);

int main(){
	int res;
	pthread_t a_thread[NUM_THREADS];
	void *thread_result;
	int thread_index;

	for (thread_index = 0; thread_index < NUM_THREADS; thread_index++) {
		/* pthread_create创建新线程,这里创建了一个线程ID的数组 */
		res = pthread_create(&(a_thread[thread_index]), NULL, thread_function, (void *)&thread_index);
		if (res != 0) {
			perror("Thread creation failed");
			exit(EXIT_FAILURE);
		}
		sleep(1);
	}
	printf("Waiting for threads to finish...\n");
	/* 主线程中等待合并这些子线程,但并非以创建它们的顺序来合并 */
	for (thread_index = NUM_THREADS - 1; thread_index >= 0; thread_index--) {
		res = pthread_join(a_thread[thread_index], &thread_result);
		if (res == 0) {
			printf("Picked up a thread\n");
		} else {
			perror("pthread_join failed");
		}
	}
	printf("All done\n");
	exit(EXIT_SUCCESS);
}

void *thread_function(void *arg) {
	int my_number = *(int *)arg;
	int rand_num;
	
	printf("thread_function is running. Argument was %d\n", my_number);
	/* 创建的线程等待一段随机的时间退出执行 */
	rand_num = 1 + (int)(9.0 * rand() / (RAND_MAX + 1.0));
	sleep(rand_num);
	printf("Bye from %d\n", my_number);
	pthread_exit(NULL);
}

执行thread8.c,看到例如以下结果:

这个程序首先创建一个线程ID的数组。例如以下所看到的：

pthread_t a_thread[NUM_THREADS];

然后通过循环创建多个线程。例如以下所看到的：

for (thread_index = 0; thread_index < NUM_THREADS; thread_index++) {
    res = pthread_create(&(a_thread[thread_index]), NULL, thread_function, (void *)&thread_index);
}

创建出的线程等待一段随机的时间后退出执行，例如以下所看到的：

void *thread_function(void *arg) {
    int my_number = *(int *) arg;
    int rand_num;
    printf("thread_function is running. Argument was %d\n", my_number);
    rand_num = 1 + (int)(9.0 * rand() / RAND_MAX + 1.0));
    sleep(rand_num);
    printf("Bye from %d\n", my_number);
    pthread_exit(NULL);
}

在主线程中。等待合并这些子线程。但并非以创建它们的顺序来合并。例如以下所看到的：

for (thread_index = NUM_THREADS -1; thread_index >= 0; thread_index--) {
    res = pthread_join(a_thread[thread_index], &thread_result);
    ... 
}

这个程序有一个小漏洞，假设将sleep调用从启动线程的循环中删除，它将会变得非常明显。

非常可能会看到一些奇怪的现象，比方一些线程以同样的參数被启动,类似下图:

为什么会出现这种问题？启动线程时，线程函数的參数是一个局部变量，这个变量在循环中被更新。引起问题的代码行是：

for (thread_index = 0; thread_index < NUM_THREADS; thread_index++) {
    res = pthread_create(&(a_thread[thread_index]), NULL, thread_function, (void *)&thread_index);
}

假设主线程执行的足够快(由于删除sleep(1)之后,主线程相对新线程就很快了)，就可能改变某些线程的參数(即thread_index)。

此时,传递引用不是恰当的选择,而传值是正确的.当对共享变量和多个执行路径没有做到足够重视时，程序就可能出现这种错误行为。

编写线程程序时须要在设计上特别小心。

要改正这个问题。能够直接传递给这个參数的值，例如以下所看到的：

res = pthread_create(&(a_thread[thread_index]), NULL, thread_function, (void *)thread_index);

还有改动thread_function函数,例如以下所看到的:

int my_number = (int) arg;