系統程式設計師成長計畫併發一下

作者****：李先靜

linux下的多執行緒程式設計使用pthread(posix thread)函式庫，使用時包含標頭檔案pthread.h，鏈結共享庫libpthread.so。這裡順便說一下gcc鏈結共享庫的方式：-l用來指定共享庫所在目錄，系統庫目錄不用指定。-l用來指定要鏈結的共享庫，只需要指定庫的名字就行了，如：-lpthread，而不是 -llibpthread.so。看起來有點怪，這樣做的原因是共享庫通常帶有版本號，指定全檔名就意味著你要繫結到特定版本的共享庫上，只指定名字則在可以執行時通過環境變數來選擇要使用的共享庫，這樣能夠給軟體公升級帶來的方便。

pthread函式庫的使用相對比較簡單，讀者可以在終端下執行man pthread_create閱讀相關函式的手冊，也可以到網上找些例子參考。具體使用方法我們就不講了，這裡介紹一下初學者常犯的錯誤：

o 用臨時變數作為執行緒引數的問題。

#include #include #include void* start_routine(void* param)
pthread_t create_test_thread()
int main(int argc, char* argv)

分析：由於新執行緒和當前執行緒是併發的，誰先誰後是無法**的。可能create_test_thread 已經執行完了，str已經被釋放了，新執行緒才拿到這引數，此時它的內容已經無法確定了，列印出的字串自然是隨機的。

o 執行緒引數共享的問題。

#include #include #include void* start_routine(void* param)
#define threads_nr 10
void create_test_threads()
;    for(i = 0; i < threads_nr; i++)
for(i = 0; i < threads_nr; i++)
return ;
}int main(int argc, char* argv)

分析：由於新執行緒和當前執行緒是併發的，誰先誰後是無法**的。i在不斷變化，所以新執行緒拿到的引數值是無法預知的，列印出的字串自然也是隨機的。

o 虛假併發。

#include #include #include void* start_routine(void* param)
#define threads_nr 10
void create_test_threads()
;    for(i = 0; i < threads_nr; i++)
return ;
}int main(int argc, char* argv)

分析：因為pthread_join會阻塞直到執行緒退出，所以這些執行緒實際上是序列執行的，乙個退出了，才建立下乙個。當年乙個同事寫了乙個多執行緒的測試程式，就是這樣寫的，結果沒有測試出乙個潛伏的問題，直到產品執行時，這個問題才暴露出來。

訪問執行緒共享的資料時要加鎖，讓訪問序列化，否則就會出問題。比如，可能你正在訪問的雙向鍊錶的某個結點時，它已經被另外乙個執行緒刪掉了。加鎖的方式有很多種，像互斥鎖(mutex= mutual exclusive lock)，訊號量(semaphore)和自旋鎖(spin lock)等都是常用的，它們的使用同樣很簡單，我們就不多說了。

在加鎖/解鎖時，初學者常犯兩個錯誤：

o 存在遺漏解鎖的路徑。初學者常見的做法就是，進入某個臨界函式時加鎖，在函式結尾的地方解鎖，我甚至見過這種寫法：

如果你也犯了這種錯誤，應該好好反思一下。有時候，return的地方太多，在某一處忘記解鎖是可能的，就像記憶體洩露一樣，只是忘記解鎖的後果更嚴重。像下面這個例子：

ret dlist_insert(dlist* thiz, size_t index, void* data)
if(thiz->first == null)
...dlist_unlock(thiz);
return ret_ok;
}

如果乙個函式有五六個甚至更多的地方返回，遺忘一兩個地方是很常見的，即使沒有忘記，每個返回的地方都要去解鎖和釋放相關資源也是很麻煩的。在這種情況下，我們最好是實現單入口單出的函式，常見的做法有兩種：

一種是使用goto語句（在linux核心裡大量使用）。示例如下：

ret dlist_insert(dlist* thiz, size_t index, void* data)
if(thiz->first == null)
...done:
dlist_unlock(thiz);
return ret;
}

另外一種是使用do{}while(0);語句，出於受教科書的影響(不要用goto語句)，我習慣了這種做法。示例如下：

ret dlist_insert(dlist* thiz, size_t index, void* data)
if(thiz->first == null)
...}while(0);
dlist_unlock(thiz);
return ret;
}

o 加鎖順序的問題。有時候為了提高效率，常常降低加鎖的粒度，訪問時不是用乙個鎖鎖住整個資料結構，而是用多個鎖來控制資料結構各個部分。這樣乙個執行緒訪問資料結構的這部分時，另外乙個執行緒還可以訪問資料結構的其它部分。但是在有的情況下，你需要同時鎖幾個鎖，這時就要注意了：所有執行緒一定要按相同的順序加鎖，相反的順序解鎖。否則就可能出現死鎖，兩個執行緒都拿到對方需要的鎖，結果出現互相等待的情況。

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