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Linux学习记录--多线程共享变量

news 2025/9/24 7:53:37

多线程编程中的共享变量：从协作到冲突，再到秩序

一组并发线程运行在一个进程的上下文中，每个线程都有自己独立的线程上下文，包括线程ID、栈、栈指针、程序计数器、条件码和通用目的寄存器值。每个线程和其他线程一起共享进程上下文剩余部分。这包括整个用户虚拟地址空间，它是由只读文本、读/写数据、堆以及所有的共享库代码和数据区域组成的。线程也共享相同的打开文件的集合。

一、共享变量：线程之间的“公共黑板”

在多线程程序中，共享变量是最直接的通信方式。它就像一块公共黑板，每个线程都可以读、可以写，用来传递信息、协调工作。

我们来看一个简单但典型的例子。

二、案例1：`sharing.c`——共享变量让线程“各取所需”

2.1 程序代码（简化）

char **ptr;  // 全局共享数组void* thread(void* vargp) {int myid = (int)(intptr_t)vargp;static int cnt = 0;printf("[%d]: %s (cnt=%d)\n", myid, ptr[myid], ++cnt);return NULL;
}int main() {pthread_t tid;char *messages[2] = {"Hello, I am Thread 1.","Hello, I am Thread 2."};ptr = messages;  // 共享指针for (int i = 0; i < 2; i++)pthread_create(&tid, NULL, thread, (void*)(intptr_t)i);pthread_exit(NULL);  // 主线程等待所有子线程结束
}

2.2 运行结果（某次）

一次运行结果

2.3 共享变量如何“协作”？

ptr 是全局指针，两个线程都能访问；
每个线程根据 myid 读取自己的那一行字符串；
cnt 是函数内静态变量，每个线程独立一份（不是共享的），用来记录自己被调用的次数。

✅ 这里没有冲突：线程只“读”共享数据，不“写”共享数据。

2.4 技术小亮点：整数也能“伪装”成指针

pthread_create(&tid, NULL, thread, (void*)(intptr_t)i);

pthread_create 只能传 void* 指针；
但我们想传整数 i，怎么办？
用 (intptr_t)i 把整数“塞”进指针，避免了 malloc，简洁又安全。

小技巧：只传“值”，不传“地址”，避免访问已销毁的局部变量。

三、案例2：`badcnt.c`——共享变量“看似没问题”，却悄悄出错

多线程程序就像一间开放式厨房，多个厨师可以共享调料架（共享变量），一起做出更高效的晚餐。但共享并不意味着“随便用”，一旦有人同时往同一瓶盐里加盐，就可能出问题。

3.1 程序逻辑：两个线程一起数数

volatile long cnt = 0;  // 全局计数器void* thread(void* vargp) {long niters = *((long*)vargp);for (long i = 0; i < niters; i++)cnt++;  // 看似简单的加法return NULL;
}int main(int argc, char** argv) {long niters = atoi(argv[1]);pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, thread, &niters);pthread_create(&tid2, NULL, thread, &niters);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);printf("Final cnt = %ld (expected %ld)\n", cnt, 2 * niters);return 0;
}