C 中 pthread 的竞争条件答案

【问题标题】：Race Conditions with pthreads in CC 中 pthread 的竞争条件
【发布时间】：2012-05-11 10:39:12
【问题描述】：

我是 C 语言中的 pthreads 的新手，我正在编写一个简单的程序，可以在多个文件中并行查找单词。但是，每当我输入多个文件时，输出都会发生变化，这表明存在我没有在我的代码中修复的竞争条件。你能帮我修一下吗？

下面的sn-p在main中，制作pthreads。

    int i = 0;
char *word = "Pluto"; //Word to be found

Message messages[argc-1];
pthread_t threads[argc-1];
for(i; i < argc - 1; i++){
    messages[i].file = argv[i + 1];
    messages[i].word = word;
    messages[i].fp   = fopen(argv[i + 1], "r");
    int  iret = pthread_create( &threads[i], NULL, threadFindWord, (void*) &(messages[i]));
}for(i = 0; i < argc - 1; i++){
    pthread_join(threads[i],NULL);
}

每个线程调用的函数：

Message *msg;
msg = (Message *) ptr;

int numFound = ffindWord(msg->fp, msg->word);

printf("File %s has %i occurences of the word %s\n", msg->file, numFound, msg->word);

fclose(msg->fp);
pthread_exit(NULL);

以下是在文件中查找单词的代码）

int findWord(char * file, char * word){
 char * current = strtok(file, " ,.\n");
 int sum = 0;
 while (current != NULL){
    //printf("%s\n", current);
    if(strcmp(current, word) == 0)
        sum+=1;
    current = strtok(NULL, " ,.\n");
}
return sum;
}



int ffindWord(FILE *fp, char *word){

 fseek(fp, 0, SEEK_END);
 long pos = ftell(fp);
 fseek(fp, 0, SEEK_SET);
 char *bytes = malloc(pos);
 fread(bytes, pos, 1, fp);
 bytes[pos-1] = '\0';

 int sum = findWord(bytes, word);

 free(bytes);
 return sum;
 }

为了澄清，问题是我在连续运行程序时得到不同的结果。一个电话 $程序名文件1 文件2 打印与之后调用的相同调用不同的结果。但是请注意，当只传递一个文件时，该程序可以工作。

感谢任何帮助。

【问题讨论】：

输出如何变化？来自同一文件或混合输出的不同结果？
@hmjd 是的，输出不同。例如：$ ./a.out blu bla 输出 File blu has 0 occurences of the word Pluto File bla has 5 occurences of the word Pluto 和 $ ./a.out blu bla 之后的相同命令输出 File bla has 1 occurences of the word Pluto File blu has 4 occurences of the word Pluto
无需投射到void*或从void*
@JensGustedt 演员阵容不应该真正影响输出
重复运行$ ./a.out blu，是否得到一致的结果？你能发布ffindWord()函数定义吗？还有你用来构建的编译器命令。

标签： c pthreads race-condition file-pointer

【解决方案1】：

strtok 保留一个全局内部指针...使用strtok_r。

【讨论】：

【解决方案2】：

这会导致未定义的行为，因为它超出了 messages 和 threads 数组的末尾：

Message messages[argc-1];
pthread_t threads[argc-1];
for(i; i < argc; i++){

并且可能是问题的原因。当仅执行 1 个线程时，它可能会偶然工作。

尝试更改为（或类似的）：

int i;
Message messages[argc-1];
pthread_t threads[argc-1];
for(i = 1; i < argc; i++)
{
    messages[i - 1].file = argv[i];
    messages[i - 1].word = word;
    messages[i - 1].fp   = fopen(argv[i], "r");
    int iret = pthread_create(&threads[i - 1],
                               NULL,
                               threadFindWord,
                               (void*)&(messages[i - 1]));
}

for(i = 0; i < argc - 1; i++)
{
    pthread_join(threads[i],NULL);
}

【讨论】：

Hmm.. 循环应该从 0 运行到 (argc-1) 以便为数组生成正确的基于 0 的索引。
@MartinJames，在我的示例解决方案中，i - 1 用于索引第一个 for 中的 messages 和 threads。 OP 想跳过 argv[0] 因为它是程序名称。
如果 index 保持为 0，则更容易理解和编码。在 for() 内部执行一个简单的 if(i==0) continue。
我按照你的建议改了，但是问题依旧
@pretobomba，所以也许您应该尝试更好地描述问题所在。你期待什么——你会得到什么。

【解决方案3】：

为避免每个线程的输出以随机方式混合在一起，您需要缓冲每个线程的输出，然后一次显示一个。

对于您的情况，最简单的方法是将char *thread_output 字段（和thread_output_size 字段）添加到Message 结构中，然后在您的主线程中执行以下操作：

for(i = 0; i < argc - 1; i++)
{
    pthread_join(threads[i],NULL);
    printf("%s", messages[i - 1].thread_output);
}

您可能还想实现一个函数，确保thread_output 缓冲区足够大，然后使用vsnprintf() 将新文本添加到缓冲区，这样您就可以像以前一样使用它printf().

例如：

void add_thread_output(int thread_number, const char *template, ...) {
    int old_length;
    int length;
    char *temp;

    va_start(ap, template);
    length = vsnprintf(NULL, 0, template, ap);
    va_end(ap);

    old_length = messages[thread_number - 1].thread_output_size;
    temp = realloc(messages[thread_number - 1].thread_output, old_length + length + 1);
    if(temp == NULL) {
        /* Set a flag or something */
    } else {
        va_start(ap, template);
        vsnprintf(&temp[old_length], length + 1, template, ap);
        va_end(ap);
        messages[thread_number - 1].thread_output_size += length;
        messages[thread_number - 1].thread_output = temp;
    }
}

注意：上面的任何示例代码仅用于示例目的，未经测试或保证编译或工作，也不一定是最有效的方法。例如。分配比您需要更多的空间（避免每次向线程的输出缓冲区添加内容时都执行realloc()）可能是个好主意。

【讨论】：