pthreads 线程间共享内存答案

【问题标题】：pthreads shared memory between threadspthreads 线程间共享内存
【发布时间】：2014-04-19 16:09:43
【问题描述】：

所以我有一小段代码，理论上可以很容易地进行parrelized。

结构很简单，和下面的很相似：

for (int i = 0; i < some_value; ++i) {
    // we have a function called do_stuff
    // somewhere in the code

    // Create a new pthread
    // using do_stuff as start routine
}

现在所有变量都不会在线程之间共享。也就是说，线程之间不需要变量的相互通信。但是我确实使用变量i 将数据写入数组等。

我想知道的是：如果我将变量 i 作为 pthread 启动例程的参数传递并且 i 的值发生变化（因为在下一次循环迭代中 i 会增加），是否已经存在的线程中i 的值也改变了？

【问题讨论】：

你打算如何将它传递给线程？
这取决于你如何传递变量，以及它在哪里声明。每个线程都有自己的堆栈，因此它们有自己的局部变量（除非它们是静态的） C 中的所有内容都是按值传递的，因此会制作一个副本，但您可能会做其他事情，例如将指针传递给i。但不清楚你所说的线程函数是什么意思，函数不是线程的——你创建线程，线程调用函数。
我相信他调用'线程函数'就是你调用pthread_create时提供的函数

标签： c linux multithreading pthreads

【解决方案1】：

如果您提供指向多个线程的指针，它们的行为可能会以不确定的方式修改指向的值。如果您在线程之间共享变量，您应该使用信号量或互斥锁来管理线程之间的读/写访问。

如果您知道线程只访问不同的内存位置，则无需这样做。例如，如果每个线程写入同一个数组但索引不同，则不需要保护数组。

编辑：

如果您提供变量i 的地址，那么是的，它将通过循环在线程外部进行修改。但是，如果您在循环中创建一个临时变量并传递其地址，那么您会没事的。此示例可能会帮助您了解正在发生的事情： http://timmurphy.org/2010/05/04/pthreads-in-c-a-minimal-working-example/

在 C 语言中，只要您提供指向函数的指针，它所指向的值就可以从该函数的内部和外部进行修改（无论它是否在同一个线程上）。 pthread_create 要求您以 void * 的形式提供启动例程的参数，因此任何具有指向同一变量的指针的东西都可以随时修改其值。

正如@Shahbaz 所建议的，您可能对 OpenMP 感兴趣。使用 OpenMP，您可以在代码中添加 pragma，以便于创建线程。您还可以指定线程是否共享一个变量。

【讨论】：

每个线程都按照您所说的方式写入相同的数组但不同的索引。索引由 for 循环中的“i”变量定义。现在我想知道的是，如果我调用该函数并将 i 作为变量传递给它，然后 for 循环继续并且 i 递增。我在运行的线程中是否也会增加？或者更基本的说法是：我传递给函数的 i 是否与当前 for 循环中的 i 变量在内存中的 i 相同？
这取决于你如何将它传递给函数。如果您将地址提供给i 是的，它将因为循环而在外部被修改，如果您在循环中创建一个临时变量并传递其地址，那么您会没事的。此示例可能会帮助您了解正在发生的事情：timmurphy.org/2010/05/04/…

【解决方案2】：

如果您将i 的地址传递给所有函数，并且它们每个都尝试修改它，那么i 当然会搞砸，因为它们都具有相同变量的地址。您需要为每个线程提供它们需要处理的范围，并让它们使用局部变量对其进行迭代。像这样的：

struct thread_data
{
    int start;
    int end;
    pthread_t tid;
};

struct thread_data td[N]; // assuming N threads

/* divide up the ranges */
for (i = 0; i < N; ++i)
    td[i] = (struct thread_data){ .start = i*len/N, .end = (i+1)*len/N };
td[N-1].end = len;

/* create the threads */
for (i = 0; i < N; ++i)
    pthread_create(&td[i].tid, NULL, func, &td[i]);

在函数中：

void *func(void *arg)
{
    struct thread_data *data = arg;

    for (int i = data->start; i < data->end; ++i)
        /* do some work */
}

您可能也有兴趣了解 OpenMP，它旨在完全自动化您的要求。

【讨论】：