параллельное выполнение потоков ненадежное поведение

Question

Я написал следующую программу. Я ожидаю, что эта функция напечатает 1, 2 последовательно, но программа ждет некоторое время (например, 10 секунд), а затем распечатает весь результат.

вот код:

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

void *thread_function(void *arg); 
char message[] = "Hello World"; 

int run_now = 1; 

int main() 
{ 
    int res; 

    pthread_t a_thread; 
    void *thread_result; 

    res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, (void *)message); 
    if (res != 0) 
    { 
     perror("Thread creation failed"); 
     exit(EXIT_FAILURE); 
    } 

    int print_count1 = 0; 
    while(print_count1++ < 20) 
    { 
     if (run_now == 1) 
     { 
      printf("1"); 
      run_now = 2; 
     } 
     else 
     { 
      sleep(1); 
     } 
    } 

    printf("\nWaiting for thread to finish...\n"); 

    res = pthread_join(a_thread, &thread_result); 
    if (res != 0) 
    { 
     perror("Thread join failed"); 
     exit(EXIT_FAILURE); 
    } 
    printf("Thread joined. \n");  
    exit(EXIT_SUCCESS); 
} 

void *thread_function(void *arg) 
{ 
    int print_count2 = 0; 
    while(print_count2++ < 20) 
    { 
     if (run_now == 2) 
     { 
      printf("2"); 
      run_now = 1; 
     } 
     else 
     { 
      sleep(1); 
     } 
    } 
} 

я рассчитывать на 1, 2 печатается каждые 1 секунды, но программа ожидает несколько раз, а затем печатает все строки целиком. может кто-нибудь сказать мне, в чем причина?

Answer 1

Ну, есть несколько проблем с вашей программой. Во-первых, printf может хранить содержимое внутри, поэтому вы их не увидите. Вероятно, это то, о чем вы говорите. Вам необходимо fflushstdout после каждого printf. Более серьезная проблема заключается в том, что ваша программа неверна, поскольку она использует неатомную, энергонезависимую переменную для связи.

В вашем thread_function компилятор может свободно перемещать нагрузку run_now из цикла и работать только с копией регистра, поэтому цикл никогда не заметит, что другой поток изменил значение в памяти. Вы должны всегда использовать атомарные свойства для доступа к таким общим переменным.

Answer 2

Используйте fprintf(stderr,"...") вместо printf или добавьте fflush(stdout) после каждого printf.

Это связано с тем, что stout сбрасывается только тогда, когда ОС решает очистить его, в то время как stderr сбрасывается, как только вызывается fprintf.

Answer 3

int run_now обращается одновременно, и поэтому его доступ нуждается в для защиты.

Для этого использовать семафор, например:

... 

int run_now = 1; 
pthtread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 

int main() 
{ 
    ... 

    while(print_count1++ < 20) 
    { 
     pthread_mutex_lock(&mutex); 
     int run_now_equals_1 = (run_now == 1); 
     if (run_now_equals_1) 
     { 
      printf("1"); 
      run_now = 2; 
     } 
     pthread_mutex_unlock(&mutex); 

     if (!run_now_equals_1) 
     { 
      sleep(1); 
     } 
    } 

    ... 
} 

void *thread_function(void *arg) 
{ 
    int print_count2 = 0; 

    while(print_count2++ < 20) 
    { 
     pthread_mutex_lock(&mutex); 
     int run_now_equals_2 = (run_now == 2); 
     if (run_now_equals_2) 
     { 
      printf("2"); 
      run_now = 1; 
     } 
     pthread_mutex_unlock(&mutex); 

     if (!run_now_equals_2) 
     { 
      sleep(1); 
     } 
    } 
}