linux多线程同时写一个变量

    在Linux多线程编程中，同时对同一个变量进行写操作可能导致数据不一致的问题。本文将讨论如何解决这个问题。

    一、多线程同时写一个变量产生的问题

    在多线程编程中，如果多个线程同时对同一个变量进行写操作，可能会出现数据不一致的情况。例如：

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    intcount=0;

    void*thread_func(void*arg){

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    count++;

    }

    returnNULL;

    }

    intmain(){

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    return0;

    }

    在上面的例子中，两个线程同时对count进行100000次加1操作。我们期望最终count的值应该是200000，但是实际运行结果却不是这样的。运行上面的程序，输出的结果可能是：197892、198764、199876等等。

    这是因为两个线程同时对同一个变量进行写操作时，并不是按照我们想象中那样依次执行的。例如，在上面的例子中，线程1执行count++时，它首先会读取count的值，然后将其加1，最后再将结果写回count。但是，如果在这个过程中，线程2也对count进行了写操作，那么线程1读取的值就已经不是最新的了。

    二、解决方法

    为了避免多线程同时写一个变量产生的问题，我们需要采用同步机制来保证数据的一致性。常见的同步机制包括互斥锁、读写锁、条件变量等等。

    1.互斥锁

    互斥锁（mutex）是一种最简单、最常见的同步机制。它可以保证同一时间只有一个线程能够访问共享资源。例如，在上面的例子中，我们可以使用互斥锁来保护count变量：

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    intcount=0;

    pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    void*thread_func(void*arg){

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    count++;

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain(){

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    return0;

    }

    在上面的程序中，我们使用了pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock函数来分别加锁和解锁互斥锁。这样，在任意时刻，只有一个线程能够访问count变量，从而保证了数据的一致性。

    2.读写锁

    读写锁（rwlock）是一种特殊的同步机制，它可以同时支持多个线程对共享资源进行读操作，但只能有一个线程进行写操作。例如，在上面的例子中，如果我们将count变量改为只读不写，那么我们可以使用读写锁来提高程序的并发性能：

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    intcount=0;

    pthread_rwlock_trwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

    void*thread_func(void*arg){

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);

    count++;

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain(){

    pthread_tt1,t2;

    pthread_create(&t1,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_create(&t2,NULL,thread_func,NULL);

    pthread_join(t1,NULL);

    pthread_join(t2,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    return0;

    }

    在上面的程序中，我们使用了pthread_rwlock_wrlock和pthread_rwlock_unlock函数来分别加锁和解锁读写锁。这样，在任意时刻，多个线程可以同时对count变量进行读操作，但只能有一个线程进行写操作，从而保证了数据的一致性和程序的并发性能。

    3.条件变量

    条件变量（cond）是一种用于线程间通信的同步机制。它允许一个线程在满足特定条件前等待，而不是占用CPU资源。例如，在上面的例子中，我们可以使用条件变量来实现一个简单的生产者-消费者模型：

    #include<stdio.h>

    #include<stdlib.h>

    #include<pthread.h>

    #defineBUFFER_SIZE10

    intbuffer[BUFFER_SIZE];

    intcount=0;

    pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    pthread_cond_tcond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

    void*producer_func(void*arg){

    inti;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    while(count==BUFFER_SIZE){

    pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

    }

    buffer[count++]=i;

    pthread_cond_signal(&cond);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    void*consumer_func(void*arg){

    inti,data;

    for(i=0;i<100000;i++){

    pthread_mutex_lock(&mutex);

    while(count==0){

    pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

    }

    data=buffer[--count];

    pthread_cond_signal(&cond);

    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    }

    returnNULL;

    }

    intmain(){

    pthread_tproducer,consumer;

    pthread_create(&producer,NULL,producer_func,NULL);

    pthread_create(&consumer,NULL,consumer_func,NULL);

    pthread_join(producer,NULL);

    pthread_join(consumer,NULL);

    printf("count=%d\n",count);

    return0;

    }

    在上面的程序中，我们使用了pthread_cond_wait和pthread_cond_signal函数来分别等待和唤醒条件变量。当缓冲区已满时，生产者线程调用pthread_cond_wait函数进入等待状态；当缓冲区有数据时，消费者线程调用pthread_cond_wait函数进入等待状态。当生产者线程向缓冲区加入数据时，它调用pthread_cond_signal函数唤醒等待在条件变量上的消费者线程；当消费者线程从缓冲区取出数据时，它也调用pthread_cond_signal函数唤醒等待在条件变量上的生产者线程。

    三、总结

    在Linux多线程编程中，同时对同一个变量进行写操作可能导致数据不一致的问题。为了解决这个问题，我们需要采用同步机制来保证数据的一致性。常见的同步机制包括互斥锁、读写锁、条件变量等等。在使用同步机制时，我们需要注意死锁、优先级反转等问题，并尽量避免共享资源的竞争。

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