【问题标题】:Inconsistent result and pthread confusion结果不一致和 pthread 混淆
【发布时间】:2018-05-22 02:46:32
【问题描述】:

请考虑以下代码:

cuckoo.c

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

void *thread_fn(void *vargp);

int main(int argc, char **argv){
        if (argc < 2){
                fprintf(stderr, "Meh, error!\n");
                return 1;
        }
        pthread_t span[argc];
        for (int i=1; i < argc; i++){
                int input = atoi(argv[i]);
                printf("input: argv[%d] = %s\n",i, argv[i]);
                int rc = pthread_create(&span[i], NULL, thread_fn, &input);
                assert (rc == 0);
        }
        for (int i=1; i < argc; i++){
                int *output;
                int err = pthread_join(span[i], (void **)&output);
                assert (err == 0);
                printf("in main: from thread %lu, input = %s, output = %d\n", span[i], argv[i], *output);
                free(output);
        }
}

void *thread_fn(void *vargp){
        int *input = (int *)vargp;
        int *output = malloc( sizeof(*output) );
        for (int i=0; i <= *input; i++){
                *output += i;
        }
        printf("in thread_fn: %lu, input = %d, output = %d\n", pthread_self(), *input, *output);
        pthread_exit(output);
}

当我使用单独的参数运行它时,它表现良好:

$ ./a.out 4
input: argv[1] = 4
in thread_fn: 139691607996160, input = 4, output = 10
in main: from thread 139691607996160, input = 4, output = 10
$ ./a.out 5
input: argv[1] = 5
in thread_fn: 140564160374528, input = 5, output = 15
in main: from thread 140564160374528, input = 5, output = 15

但是,如果 a 传递了许多参数,它就会失败:

$ ./a.out $(seq 1 5)
input: argv[1] = 1
input: argv[2] = 2
in thread_fn: 139922608498432, input = 2, output = 3
input: argv[3] = 3
input: argv[4] = 4
in thread_fn: 139922518308608, input = 4, output = 10
input: argv[5] = 5
in thread_fn: 139922375698176, input = 5, output = 15
in thread_fn: 139922600105728, input = 5, output = 15
in thread_fn: 139922509915904, input = 5, output = 15
in main: from thread 139922608498432, input = 1, output = 3
in main: from thread 139922600105728, input = 2, output = 15
in main: from thread 139922518308608, input = 3, output = 10
in main: from thread 139922375698176, input = 4, output = 15
in main: from thread 139922509915904, input = 5, output = 15

我在这里做错了什么?不推荐这种方法吗?我可以使用如下结构来完成此操作,但我仍然无法使上述 sn-p 功能类似。我仍然想学习和修复上面粘贴的代码。

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

void *pappanava(void *vargp);
struct payload{
        int input;
        int sum;
};


int main(int argc, char **argv){
        if (argc < 2){
                fprintf(stderr, "Invalid usage\n");
                return 1;
        }

        //struct payload *this = malloc( sizeof(*this) );
        pthread_t span[argc];
        for (int i=1; i< argc; i++){
                printf("i/p: %s\n", argv[i]);
                struct payload *this = malloc( sizeof(*this) );
                this->input = atoi(argv[i]);
                int rc = pthread_create(&span[i], NULL, pappanava, &this->input);
        }

        for (int i=1; i< argc; i++){
                struct payload *this;
                pthread_join(span[i], (void**)&this);
                printf("In _main_: thread: %lu, input: %d, sum: %d\n", span[i], this->input, this->sum);
                free(this);
        }

        return 0;

}


void *pappanava(void *vargp){
        struct payload *this = ( struct payload *) vargp;
        int sum = 0;
        for (int i=0; i <=  this->input; i++){
                sum += i;
        }

        this->sum = sum;
        printf("In fn: thread: %lu, input: %d, sum: %d\n", pthread_self(), this->input, this->sum);

        pthread_exit(this);
}

【问题讨论】:

  • 我认为inputmain for 循环的每次迭代中都位于相同的内存位置,从而导致race condition。你可以通过使用arrayint 来解决这个问题input
  • @dvhh 同意。我没有使用int input,而是使用int input[argc],输出会是正确的。

标签: c


【解决方案1】:

看第一个程序的compilation result

看起来int input 在传递给您的线程时使用了相同的内存位置,而不是像您预期的那样使用新的内存位置,从而导致race condition

解决问题的一种方法是使用arrayinput

...
pthread_t span[argc];
int input[argc];
for (int i=1; i< argc; i++){
     input[i] = atoi(argv[i]);
     ...
     int rc = pthread_create(&span[i], NULL, thread_fn, &input[i]);
     ...

另一种方法是为输入分配内存

 ...
 pthread_t span[argc];
 for (int i=1; i< argc; i++){
     int *input=malloc(sizeof(int));
     *input = atoi(argv[i]);
     ...
     int rc = pthread_create(&span[i], NULL, thread_fn, input);
     ...

当然,使用此解决方案来避免内存泄漏,您可以将其留给线程过程来释放分配给input 的内存。

【讨论】:

  • 断言,看来这两个 int 赋值也很容易受到影响:int rc = pthread_create(&amp;span[i], NULL, thread_fn, &amp;input);int err = pthread_join(span[i], (void **)&amp;output);。在诸如此类的迭代循环的情况下,确保这些 int 值不会过时的最佳做法是什么?每次迭代使用int input[argc], rc[argc], err[argc]; 或设置、使用然后拆除int *rcint *err
  • rcerr 仅在单线程环境中本地使用(并且在 main 的堆栈内),只要没有其他线程接触它们,线程内的值将保持一致。如果在此线程中修改了输入但从其他线程读取,则无法保证分配和读取的顺序(除非您使用锁、临界区、任何同步手段来确保顺序)。
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