7.[個人]C++線程入門到進階（7）----多線程中的隱蔽問題揭祕

爲了描述方便和代碼簡潔起見，我們可以只輸出最後的報數結果來觀察程序是否運行出錯。這也非常類似於統計一個網站每天有多少用戶登錄，每個用戶登錄用一個線程模擬，線程運行時會將一個表示計數的變量遞增。程序在最後輸出計數的值表示有今天多少個用戶登錄，如果這個值不等於我們啓動的線程個數，那顯然說明這個程序是有問題的。整個程序代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <windows.h>

volatile long g_nLoginCount; //登錄次數
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //線程函數
const int THREAD_NUM = 10;  //啓動線程數

unsigned int __stdcall ThreadFun(void *pPM)
{
    Sleep(100); //some work should to do
    g_nLoginCount++;
    Sleep(50);
    return 0;
}

int main()
{
    g_nLoginCount = 0;
    HANDLE  handle[THREAD_NUM];

    for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
        handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);

    WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);

    printf("有%d個用戶登錄後記錄結果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);
    return 0;
}

    程序中模擬的是10個用戶登錄，程序將輸出結果：有10個用戶登錄後記錄結果是10。

    和上一篇的線程報數程序一樣，程序輸出的結果好象並沒什麼問題。下面我們增加點用戶來試試，現在模擬50個用戶登錄，爲了便於觀察結果，在程序中將50個用戶登錄過程重複20次，代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
volatile long g_nLoginCount; //登錄次數
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //線程函數
const DWORD THREAD_NUM = 50;//啓動線程數
DWORD WINAPI ThreadFun(void *pPM)
{
    Sleep(100); //some work should to do
    g_nLoginCount++;
    Sleep(50);
    return 0;
}
int main()
{
    printf("     原子操作 Interlocked系列函數的使用\n");
    printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");

    //重複20次以便觀察多線程訪問同一資源時導致的衝突
    int num= 20;
    while (num--)
    {
        g_nLoginCount = 0;
        int i;
        HANDLE  handle[THREAD_NUM];
        for (i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
            handle[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
        WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);
        printf("有%d個用戶登錄後記錄結果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);
    }
    return 0;
}

    現在結果水落石出，明明有50個線程執行了g_nLoginCount++;操作，但結果輸出是不確定的，有可能爲50，但也有可能小於50。

    要解決這個問題，我們就分析下g_nLoginCount++;操作。在VC6.0編譯器對g_nLoginCount++;這一語句打個斷點，再按F5進入調試狀態，然後按下Debug工具欄的Disassembly按鈕，這樣就出現了彙編代碼窗口。可以發現在C/C++語言中一條簡單的自增語句其實是由三條彙編代碼組成的，如下圖所示：

    講解下這三條彙編意思：

    第一條彙編將g_nLoginCount的值從內存中讀取到寄存器eax中。

    第二條彙編將寄存器eax中的值與1相加，計算結果仍存入寄存器eax中。

    第三條彙編將寄存器eax中的值寫回內存中。

    這樣由於線程執行的併發性，很可能線程A執行到第二句時，線程B開始執行，線程B將原來的值又寫入寄存器eax中，這樣線程A所主要計算的值就被線程B修改了。這樣執行下來，結果是不可預知的——可能會出現50，可能小於50。

    因此在多線程中操作一個變量時，應該注意線程直接的互斥與同步，下一張介紹關鍵段來進行多線程之間的互斥和同步。

 

文章轉載於：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/7429155