轉(zhuǎn)自：http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/7429155

上一篇《多線程--第一次親密接觸 CreateThread與_beginthreadex本質(zhì)區(qū)別》中講到一個(gè)多線程報(bào)數(shù)功能。為了描述方便和代碼簡(jiǎn)潔起見，我們可以只輸出最后的報(bào)數(shù)結(jié)果來(lái)觀察程序是否運(yùn)行出錯(cuò)。這也非常類似于統(tǒng)計(jì)一個(gè)網(wǎng)站每天有多少用戶登錄，每個(gè)用戶登錄用一個(gè)線程模擬，線程運(yùn)行時(shí)會(huì)將一個(gè)表示計(jì)數(shù)的變量遞增。程序在最后輸出計(jì)數(shù)的值表示有今天多少個(gè)用戶登錄，如果這個(gè)值不等于我們啟動(dòng)的線程個(gè)數(shù)，那顯然說(shuō)明這個(gè)程序是有問題的。整個(gè)程序代碼如下：

 #include <stdio.h>

 #include <process.h>

 #include <windows.h>

 volatile long g_nLoginCount; //登錄次數(shù)

 unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //線程函數(shù)

 const int THREAD_NUM = ; //啟動(dòng)線程數(shù)

 unsigned int __stdcall ThreadFun(void *pPM)

 {

     Sleep(); //some work should to do

     g_nLoginCount++;

     Sleep();

     return ;

 }

 int main()

 {

     g_nLoginCount = ;

     HANDLE  handle[THREAD_NUM];

     for (int i = ; i < THREAD_NUM; i++)

         handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, , ThreadFun, NULL, , NULL);

     WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);

     printf("有%d個(gè)用戶登錄后記錄結(jié)果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);

     return ;

 }

程序中模擬10個(gè)用戶登錄，運(yùn)行結(jié)果如下：

和上一篇的線程報(bào)數(shù)程序一樣，程序輸出的結(jié)果好象并沒什么問題。下面我們?cè)黾狱c(diǎn)用戶來(lái)試試，現(xiàn)在模擬50個(gè)用戶登錄，為了便于觀察結(jié)果，在程序中將10個(gè)用戶登錄過程重復(fù)20次，代碼如下：

 #include <stdio.h>

 #include <process.h>

 #include <windows.h>

 volatile long g_nLoginCount; //登錄次數(shù)

 unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //線程函數(shù)

 const int THREAD_NUM = 5; //啟動(dòng)線程數(shù)

 unsigned int __stdcall ThreadFun(void *pPM)

 {

     Sleep(); //some work should to do

     g_nLoginCount++;

     Sleep();

     return ;

 }

 int main()

 {

     int num = ;

     while(num --)

     {

         g_nLoginCount = ;

         HANDLE  handle[THREAD_NUM];

         for (int i = ; i < THREAD_NUM; i++)

             handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, , ThreadFun, NULL, , NULL);

         WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);

         printf("有%d個(gè)用戶登錄后記錄結(jié)果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);

     }

     return ;

 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

現(xiàn)在結(jié)果水落石出，明明有50個(gè)線程執(zhí)行了g_nLoginCount++;操作，但結(jié)果輸出是不確定的，有可能為50，但也有可能小于50。

要解決這個(gè)問題，我們就分析下g_nLoginCount++;操作。在VC6.0編譯器對(duì)g_nLoginCount++;這一語(yǔ)句打個(gè)斷點(diǎn)，再按F5進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，然后按下Debug工具欄的Disassembly按鈕，這樣就出現(xiàn)了匯編代碼窗口。可以發(fā)現(xiàn)在C/C++語(yǔ)言中一條簡(jiǎn)單的自增語(yǔ)句其實(shí)是由三條匯編代碼組成的，如下圖所示。

講解下這三條匯編意思：

第一條匯編將g_nLoginCount的值從內(nèi)存中讀取到寄存器eax中。

第二條匯編將寄存器eax中的值與1相加，計(jì)算結(jié)果仍存入寄存器eax中。

第三條匯編將寄存器eax中的值寫回內(nèi)存中。

引起問題的原因應(yīng)該是：A執(zhí)行到第二句，執(zhí)行B，假設(shè)B執(zhí)行結(jié)束后，繼續(xù)執(zhí)行A，其實(shí)寄存器eax是會(huì)恢復(fù)到A最后的值，這樣導(dǎo)致的結(jié)果是線程B的執(zhí)行結(jié)果被A覆蓋，相當(dāng)于B沒有執(zhí)行。

注：每個(gè)線程的寄存器是私有的，切換線程時(shí)會(huì)保存各寄存器中的值。

因此在多線程環(huán)境中對(duì)一個(gè)變量進(jìn)行讀寫時(shí)，我們需要有一種方法能夠保證對(duì)一個(gè)值的遞增操作是原子操作——即不可打斷性，一個(gè)線程在執(zhí)行原子操作時(shí)，其它線程必須等待它完成之后才能開始執(zhí)行該原子操作。這種涉及到硬件的操作會(huì)不會(huì)很復(fù)雜了，幸運(yùn)的是，Windows系統(tǒng)為我們提供了一些以Interlocked開頭的函數(shù)來(lái)完成這一任務(wù)（下文將這些函數(shù)稱為Interlocked系列函數(shù)）。

下面列出一些常用的Interlocked系列函數(shù)：

1.增減操作

LONG__cdecl InterlockedIncrement(LONG volatile* Addend);

LONG__cdecl InterlockedDecrement(LONG volatile* Addend);

返回變量執(zhí)行增減操作之后的值。

LONG__cdec InterlockedExchangeAdd(LONG volatile* Addend, LONG Value);

返回運(yùn)算后的值，注意！加個(gè)負(fù)數(shù)就是減。

2.賦值操作

LONG__cdecl InterlockedExchange(LONG volatile* Target, LONG Value);

Value就是新值，函數(shù)會(huì)返回原先的值。

在本例中只要使用InterlockedIncrement()函數(shù)就可以了。將線程函數(shù)代碼改成：

 unsigned int __stdcall ThreadFun(void *pPM)

 {

     Sleep();//some work should to do

     //g_nLoginCount++;

     InterlockedIncrement((LPLONG)&g_nLoginCount);

     Sleep();

     return ;

 }

再次運(yùn)行，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)果會(huì)是唯一的。

因此，在多線程環(huán)境下，我們對(duì)變量的自增自減這些簡(jiǎn)單的語(yǔ)句也要慎重思考，防止多個(gè)線程導(dǎo)致的數(shù)據(jù)訪問出錯(cuò)。更多介紹，請(qǐng)?jiān)L問MSDN上Synchronization Functions這一章節(jié)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的[OS] 多线程--原子操作 Interlocked系列函数的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。