多线程中的执行流程是什么？答案

【问题标题】：What is the flow of execution in Multi-threading?多线程中的执行流程是什么？
【发布时间】：2016-01-29 12:32:26
【问题描述】：

我在多线程中遇到问题。请考虑以下代码：

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

void* functionA(void*);
void* functionB(void*);


int main()
{   
    pthread_t tid[2];
    pthread_attr_t arg;

    for(int i = 0; i<2; ++i)
    {
        pthread_attr_init(&arg);

        if(i == 0)
        {
            int x = 0;  
            pthread_create(&tid[i], &arg, functionA, (void*)&x);
        }

        else if(i == 1)
        {
            int x = 6;  
            pthread_create(&tid[i], &arg, functionB, (void*)&x);
        }
    }

 // wait for both threads to finish execution...    
 pthread_join(tid[0], NULL);
 pthread_join(tid[1], NULL);

 return 0;
 }


//.........................DEFINATIONS........................

void* functionA(void* x)
{
    int Index = *((int*)x);
    printf("First: %d\n",Index);    //..................... LINE M
}


void* functionB(void* x)
{
    int Index = *((int*)x);
    printf("Second: %d\n",Index);   //....................... LINE N
}

现在我相信 functionA 将首先开始执行，因为当然 functionA 的线程将首先在 for 循环中创建，所以根据我的输出应该是：

  First: 0                         (from Line M)
  Second: 6                        (from Line N)

但实际输出是，

  Second: 6
  First: 6

现在看到这个我真的很惊讶，我不知道发生了什么。不仅 secondFunction 首先开始执行，而且两个函数都显示相同的值，即 6，这对我来说没有意义。谁能解释一下这里发生了什么？？？？在此先感谢...

【问题讨论】：

x 在您创建线程后立即超出范围，因此您的代码显示 UB。
尝试在您的线程中执行此操作：printf("%p\n", x);，我猜，您会看到，两个线程的指针是相同的，因为您的 int x = 0/6; 在本地范围内，因此它们可能会结束向上分配在同一地址。
所以您正在使用线程，但您希望它们之间有特定的执行顺序？你认为启动线程和调用方法的区别是什么？
@Roman Hocke：是的，我明白你的意思了，谢谢 :)
pthread execution on linux、Pthread Run a thread right after it's creation等可能重复

标签： c multithreading pthreads

【解决方案1】：

两件事

1) 这里的 x 变量范围仅限于 if 块。所以在你的线程函数中，当你访问该指针时，它的作用域已经消失了所以你正在访问线程函数中的非法内存，这是错误的，它会产生未定义的行为。

回应您的一条评论

那么有什么方法可以代替变量，直接发送一个常数，例如 pthread_create(&tid[i], &arg, functionA, 6) ??

POSIX 线程是一个 C API。 C不提供语言设施，如复制构造函数，因此无法复制任何对象价值。

你只需要通过指针传递一些东西。

2) 线程执行的优先级完全取决于操作系统和调度，您不能假设这些线程的顺序。

您仍然希望线程之间进行一些同步，然后使用互斥锁、条件变量等。

【讨论】：

【解决方案2】：

无法保证它们将按什么顺序运行。创建线程时，操作系统的调度程序将注册新线程并在有时间时运行它。根据系统上的优先级和其他因素，它可能会以任何顺序选择它们，即中断主线程并启动其他线程之一，或者运行主线程直到加入，然后启动任何其他线程。

您可能正在多核系统上进行测试。然后它们甚至可能同时并行运行，但由于某种原因，其中一个可能更快（也许来自第二个的数据在缓存中，而第一个必须从内存中获取数据？）

长话短说：没有任何保证。

如果您需要特定的顺序，您可以使用锁（即互斥锁）来强制同步，或者您可以设置优先级（参见 setpriority()）或强制实时调度（sched_setscheduler()），但您确实应该了解您的操作系统。

【讨论】：

【解决方案3】：

您将指向短期局部变量的指针传递到线程中，一旦这些范围退出，就会导致未定义的行为。可能两个线程看到x 的地址相同。

最明显的解决方法是为变量使用更高的范围，并为每个线程创建一个包含整数的数组：

 pthread_t tid[2];
 pthread_attr_t arg;
 int x[2] = { 0, 6 };
 void * (*func[])(void *) = { functionA, functionB };

 for(int i = 0; i < 2; ++i)
 {
     pthread_attr_init(&arg);
     pthread_create(&tid[i], &arg, func[i], &x[i]);
 }

 // wait for both threads to finish execution...    
 pthread_join(tid[0], NULL);
 pthread_join(tid[1], NULL);

这是有效的，因为 x 数组将在调用 pthread_join() 之后继续存在。也无需转换指针，int * 在 C 中自动转换为 void *。

你对线程启动顺序的假设也是错误的，没有这样的保证。

【讨论】：

那么有什么办法可以代替变量，直接发送一个常数，例如 pthread_create(&tid[i], &arg, functionA, 6) ??
@MuzahirHussain：您可以在启动线程之前malloc 变量的缓冲区，将指向该缓冲区的指针传递给线程并让线程本身free 缓冲区，一旦完成使用它。
函数指针数组的声明不正确。这些函数返回void* 而不是void，因此声明需要类似于：void *(*func[])(void *) = { functionA, functionB };
@user3629249 谢谢，已修复！

【解决方案4】：

我相信 functionA 会首先开始执行，因为当然，函数A的线程将首先在for循环中创建

这个假设是不正确的，它依赖于操作系统控制的线程调度。

如果您想看到正确的输出，请在 main() 函数范围内声明两个变量（在 for 循环之前）

int x = 0;  
int y = 6;

并且也做出改变

pthread_create(&tid[i], &arg, functionA, (void*)&x);
 pthread_create(&tid[i], &arg, functionB, (void*)&y);

通过这样做，您至少可以得到正确的输出。

【讨论】：