多线程

Created2025-09-10Updated2025-12-02

多线程

独立的栈，共享的内存空间

阅读thread.h源码

在thread-qa中

将thread.h移入文件夹，执行make报错找不到库

解决方法：设置TLIB_PATH路径为thread.h所在的文件夹

1
CFLAGS := -O1 -g -I$(TLIB_PATH)

解释

  1. -I$(TLIB_PATH)：
    • 这个选项指定了一个包含路径，该路径由 $(TLIB_PATH) 变量定义。
    • $(TLIB_PATH) 可能在 Makefile 的其他地方定义，或者在运行 make 命令时通过环境变量传递。
    • 编译器会在 $(TLIB_PATH) 指定的目录中查找头文件。
  2. -I.：
    • 这个选项指定当前目录（.）作为包含路径。
    • 编译器会在当前目录中查找头文件。

多个进程读取写入

支付宝，第一个减去100，第二个在该进程没有减去的时候进行条件判断，也减去100，由于是unsigned long 结果变成很大的数

copilot解释

竞态条件的发生

  1. 共享变量：balance 是一个全局变量，多个线程可以同时访问和修改它。
  2. 线程创建：main 函数中创建了两个线程，分别执行 T_alipay 函数。
  3. 函数调用：每个线程调用 Alipay_withdraw(100)，尝试从 balance 中扣除 100。

竞态条件的具体过程

  1. 线程1和线程2同时检查 balance：

    • 线程1检查 balance 是否大于等于 100，结果为真。
    • 线程2也检查 balance 是否大于等于 100，结果也为真。

  2. 线程1和线程2同时进入 if 块：

    • 线程1进入 if 块并调用 usleep(1)，暂时让出CPU。
    • 线程2也进入 if 块并调用 usleep(1)，暂时让出CPU。

  3. 线程1和线程2同时修改 balance：

    • 线程1从 balance 中减去 100，balance 变为 0。
    • 线程2也从 balance 中减去 100，balance 无符号整数会溢出

如果是两个进程都循环加1加到10000，结果不会是20000

原代码反汇编

1
2
3
4
13ea:       48 8b 05 4f 2c 00 00    mov    0x2c4f(%rip),%rax       
# 4040 <sum>
13f1:       48 83 c0 01             add    $0x1,%rax
13f5:       48 89 05 44 2c 00 00    mov    %rax,0x2c44(%rip)

修改成一条汇编指令

1
13ea:       48 ff 05 4f 2c 00 00    incq   0x2c4f(%rip)

改成一条指令，如果在一个处理器上还能正确，但是在多处理器上还会错误。

看着是一条指令，实际上不是原子指令。

printf是线程安全的

因为汇编指令取值，在中间寄存器加1后可能会中断，再放入变量对应地址中，结果可能就只是加一个1，而不是两个1

最小可以小于10000，可以改成汇编指令

为什么是2？

每个进程有一个n次循环，n个进程

在关键进程中，最后一步store，之前，已经循环了n-1次了，这两次的最小值为1（进程A第一个循环store()时，关键进程第n-1个循环正好结束，进程A，store后sum=1）关键进程执行前两步，然后关键进程等待其他进程结束后执行store(2,sum)

编译器优化，可能会隐藏并发的bug(都假设状态迁移是原子性，顺序执行)

O1优化sum=100000000

1
2
3
load(sum + N)
;循环N次
store(num)

O2优化sum=200000000

1
2
3
0000000000001260 <T_sum>:
    1264:       48 81 05 d1 2d 00 00    addq   $0x5f5e100,0x2dd1(%rip)       
 ;改成了一条指令，两个进程碰在一起的概率很低

处理器也是编译器，所以单线程的处理器可能会优化，调换程序执行的顺序（在结果不变的情况下）

也是状态机，流水线，读写不冲突就能同时执行

所以……相对论？

共享内存只是一个简化的假象

mem-modle

一个是写Y读X，一个是写X读Y，得按特定顺序才能输出1，1，所以很少

arm与x86的内存模型不同，对于多线程的程序模拟难度大