多线程的那点儿事（之数据同步）

winston

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    多线程创建其实十分简单，在windows系统下面有很多函数可以创建多线程，比如说_beginthread。我们就可以利用它为我们编写一段简单的多线程代码，

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• #include <windows.h>
  
• #include <process.h>
  
• #include <stdio.h>
  
• 
  
• unsigned int value = 0;  
• 
  
• void print(void* argv)  
• {  
•     while(1){  
•         printf("&value = %x, value = %d\n", &value, value);  
•         value ++;  
•         Sleep(1000);  
•     }  
• }  
• 
  
• int main()  
• {  
•     _beginthread( print, 0, NULL );  
•     _beginthread( print, 0, NULL);  
• 
  
•     while(1)   
•         Sleep(0);  
• 
  
•     return 1;  
• }  

    注意，在VC上面编译的时候，需要打开/MD开关。具体操作为，【project】->【setting】->【c/c++】->Category【Code Generation】->【Use run-time library】->【Debug Multithreaded】即可。
    通过上面的示例，我们看到作为共享变量的value事实上是可以被所有的线程访问的。这就是线程数据同步的最大优势——方便，直接。因为线程之间除了堆栈空间不一样之外，代码段和数据段都是在一个空间里面的。所以，线程想访问公共数据，就可以访问公共数据，没有任何的限制。
    当然，事物都有其两面性。这种对公共资源的访问模式也会导致一些问题。什么问题呢？我们看了就知道了。
    现在假设有一个池塘，我们雇两个人来喂鱼。两个人不停地对池塘里面的鱼进行喂食。我们规定在一个人喂鱼的时候，另外一个人不需要再喂鱼，否则鱼一次喂两回就要撑死了。为此，我们安装了一个牌子作为警示。如果一个人在喂鱼，他会把牌子设置为FALSE，那么另外一个人看到这个牌子，就不会继续喂鱼了。等到这个人喂完后，他再把牌子继续设置为TRUE。
    如果我们需要把这个故事写成代码，那么怎么写呢？朋友们试试看，view plain

• while(1){  
•     if( flag == true){  
•         flag = false;  
•         do_give_fish_food();  
•         flag = true;  
•     }  
• 
  
•     Sleep(0);  
• }  

    上面的代码看上去没有问题了，但是大家看看代码的汇编代码，看看是不是存在隐患。因为还会出现两个人同时喂食的情况，
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• 23:       while(1){  
• 004010E8   mov         eax,1  
• 004010ED   test        eax,eax  
• 004010EF   je          do_action+56h (00401126)  
• 24:           if( flag == true){  
• 004010F1   cmp         dword ptr [flag (00433e04)],1  
• 004010F8   jne         do_action+43h (00401113)  
• 25:               flag = false;  
• 004010FA   mov         dword ptr [flag (00433e04)],0  
• 26:               do_give_fish_food();  
• 00401104   call        @ILT+15(do_give_fish_food) (00401014)  
• 27:               flag = true;  
• 00401109   mov         dword ptr [flag (00433e04)],1  
• 28:           }  
• 29:  
• 30:           Sleep(0);  
• 00401113   mov         esi,esp  
• 00401115   push        0  
• 00401117   call        dword ptr [__imp__Sleep@4 (004361c4)]  
• 0040111D   cmp         esi,esp  
• 0040111F   call        __chkesp (004011e0)  
• 31:       }  
• 00401124   jmp         do_action+18h (004010e8)  
• 32:   }  

    我们此时假设有两个线程a和b在不停地进行判断和喂食操作。设置当前flag = true，此时线程a执行到004010F8处时，判断鱼还没有喂食，正准备执行指令004010F8，但是还没有来得及对falg进行设置，此时出现了线程调度。线程b运行到004010F8时，发现当前没有人喂食，所以执行喂食操作。等到b线程喂食结束，运行到00401113的时候，此时又出现了调度。线程a有继续运行，因为之前已经判断了当前还没有喂食，所以线程a继续进行了喂食了操作。所以，可怜的鱼，这一次就连续经历了两次喂食操作，估计有一部分鱼要撑死了。
    当然鱼在这里之所以会出现撑死的情况，主要是因为line 24和line 25之间出现了系统调度。所以，我们在编写程序的时候必须有一个牢固的思想意识，如果缺少必须要的手段，程序可以任何时刻任何地点被调度，那此时公共数据的计算就会出现错误。
    那么有没有方法避免这种情况的发生呢？当然有。朋友们可以继续关注下面的博客。