windows多線程（三） 原子操作

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一、分析上一篇程式的現象

我們先從上一篇文章中的最後一個程式開始分析。

#include <stdio.h>#include <windows.h>const unsigned int THREAD_NUM = 10;DWORD WINAPI  ThreadFunc(LPVOID);int main(){    printf("我是主線程， pid = %d\n", GetCurrentThreadId());  //輸出主線程pid    HANDLE hThread[THREAD_NUM];    for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)    {        hThread[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, &i, 0, NULL); // 建立線程    }        WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM,hThread,true, INFINITE);  //一直等待，知道所有子線程全部返回    return 0;}DWORD WINAPI  ThreadFunc(LPVOID p){    int n = *(int*)p;    Sleep(1000*n);  //第 n 個線程睡眠 n 秒    printf("我是， pid = %d 的子線程\n", GetCurrentThreadId());   //輸出子線程pid    printf(" pid = %d 的子線程退出\n\n", GetCurrentThreadId());   //延時10s後輸出    return 0;}

看程式的輸出：

按照正常情況來看應該是每一行輸出兩列，但是中間有一行多出了一列，看圖中圈出來的地方，pid = 208 的線程輸出線程pid後並沒有馬上退出，而是等到了最後才退出。（可能每次啟動並執行情況不一樣，這裡只說明這一種情況），這是為什麼的。 這裡涉及到了線程調度的問題， 說明pid = 208 的線程輸出線程pid後作業系統進行了線程調度，cpu資源被其它線程搶佔，這個線程直到最後才又重新分配到cpu資源，重新往下執行。

二、原子操作

這裡明明是要寫原子操作，但是到目前為止，並沒有任何地方提及什麼是原子操作，不要著急，接下來就慢慢來說。那麼什麼是原子操作呢？一個操作如果能夠不受中斷地完成，我們稱之為原子操作

我們來看這個程式

#include <stdio.h>#include <windows.h>const unsigned int THREAD_NUM = 50;unsigned int g_Count = 0;DWORD WINAPI  ThreadFunc(LPVOID);int main(){    HANDLE hThread[THREAD_NUM];    for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)    {        hThread[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadFunc, 0, 0, NULL); // 建立線程    }    WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, hThread, true, INFINITE);    //一直等待，直到所有子線程全部返回    printf(" 總共 %d 個線程給 g_Count 的值加一，現在 g_Count = %d\n", THREAD_NUM, g_Count);    return 0;}DWORD WINAPI  ThreadFunc(LPVOID p){    Sleep(50);    g_Count++;    Sleep(50);        return 0;}

有一個全域變數 g_Count ，每個線程給這個全域變數加一，照這麼來看最後應該輸出 50 ，我們看一下程式的輸出（每次都可能不一樣的結果）

為什麼會這樣呢？？？ 明明有 50 個線程都給 g_Count 加一了，為什麼輸出 46，根源在於 g_Count++; 這條語句上，這裡就只有一條c++語句，按理說不應該有問題，其實不然，現在，在這裡打下斷點，開始調試，開啟反組譯碼視窗（Vs編譯器快速鍵 Alt+8），如

可以看到，這一條c++語句，被分成了三條彙編語句，先是把 g_Count 的值給寄存器 eax，然後寄存器 eax 的值加一，再把 eax 的值給 g_Count ，這樣就完成一次 g_Count++ 操作。出問題的原因就在於，在這幾條彙編語句執行的過程中發送了線程切換，比如，A線程剛執行完 add eax，1 還沒有把 eax的值給 g_Count，這時B線程開始執行，把 g_Count 原先的值又存入 eax，這就修改了 eax 中A線程計算好的值。

因此在多線程環境中對一個變數進行讀寫時，我們需要有一種方法能夠保證對一個值的遞增操作是原子操作——即這個操作不可以被打斷性，一個線程在執行原子操作時，其它線程必須等待它完成之後才能開始執行該原子操作。Windows系統為我們提供了一些以Interlocked開頭的函數來完成這一任務。這裡只是介紹原子操作的概念，這和線程同步息息相關，但是這些以 以Interlocked 開頭的函數我們基本不用，就不一一介紹了，感興趣的可以自己去瞭解。

windows多線程（三） 原子操作