对 C 中的线程安全和竞争条件感到困惑答案

【问题标题】：Confused about thread safe and race condition in C对 C 中的线程安全和竞争条件感到困惑
【发布时间】：2015-12-06 02:20:52
【问题描述】：

这本书说我们需要消除全局或静态数据以保证线程安全。我认为线程安全意味着程序中没有竞争条件。但是，在以下示例中，它将本地名副其实的“Point pt_ptr”从非指针类型更改为指针类型“Point *pt_ptr”，以防止竞争条件。我注意到他使用“malloc”，这意味着他将在堆中创建一些东西。堆中的东西由所有线程共享......因为它创建了共享的东西，它可以防止数据竞争但它会是线程不安全的吗？

int main(void) {
  pthread_t tids[NUM_THREADS];
  int i;
  Point *pt_ptr;

  for (i= 0; i < NUM_THREADS; i++) {
    pt_ptr= malloc(sizeof(*pt_ptr));
    pt_ptr->x= i;
    pt_ptr->y= 3 * i + 2;
    pthread_create(&tids[i], NULL, print_point, pt_ptr);
  }

【问题讨论】：

所以，是的，内存是共享的，所有线程都可以看到。然而，重要的部分是，如果该数据实际上是由多个线程访问的。如果不是 - 没有问题，如果您确实有多个线程访问数据，则可能有问题。所以你需要告诉我们更多。您的“由于它创建了共享的东西，因此可以防止数据竞争”似乎也很错误。
全局变量简称为共享内存，但在这种情况下pt_ptr是不共享的，它作为新的私有内存分配给每个线程。

标签： c multithreading thread-safety

【解决方案1】：

只有当多个线程尝试访问相同的内存空间（例如变量）而没有一些线程安全机制（例如互斥锁或信号量）时，它才会是线程不安全的。它们用于提供一种阻塞机制，以便一个线程将坐下来“等待”，直到当前拥有的线程通过，此时第二个线程将能够访问/修改变量。

将它们视为 DMV 的号码，您必须等到您的号码被呼叫后才能获得服务。

【讨论】：

因为for循环的每次迭代都会在堆中为指针pt_ptr创建一个新的内存空间，所以是安全的，对吧？ @J.Murray
您的示例使用一个单线程，因此您的 for 循环语句一次只会执行一个。通过 for 语句在每个循环中调用 malloc() 实际上每次都会分配一个新的内存块。所以，从本质上讲，每次循环你都在使用一个全新的项目。

【解决方案2】：

在这种情况下，循环的每次迭代都会调用malloc()，创建一个只传递给一个线程的新内存块。（正如 J. Murray 正确指出的那样。）这些动态变量根本不是真正的全局变量。你可以改写：

int main(void)
{
  pthread_t tids[NUM_THREADS];

  for ( int i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
    Point * const pt_ptr = malloc(sizeof(*pt_ptr));
    assert(pt_ptr);  /* TODO: Handle the out-of-memory error. */
    pt_ptr->x= i;
    pt_ptr->y= 3 * i + 2;
    pthread_create(&tids[i], NULL, print_point, pt_ptr);
  }
  /* ... */
  return EXIT_SUCCESS;
}

该版本更清楚地表明pt_ptr 的每次迭代实际上都是一个单独的局部变量。

【讨论】：