C语言多线程数据竞争问题

[Linux2_CDSN]

问题（1）数据竞争概念：数据竞争[1]是指：在多线程程序中，不同线程的两个操作相对相同的共享变量的访问没有特定的顺序，且其中至少有一个是写操作的情况。 这个概念是不是正确的呢？

问题（2）如果问题（1）中的概念正确，那么对于共享变量i ，两个线程对它的访问操作都加了锁,如：

int i;

线程main()
{
create(线程b)；
enterCriticalSection；
i++
leaveCriticalSection;
}

线程b()
{
enterCriticalSection;
i++;
leaveCriticalSection;
}
（这只是一个说明实例，不必深究语法……）

看到好多文章上说，像这样加了锁的就不存在数据竞争了；

但是，我的想法是：
如果根据上面数据竞争的定义，虽然都加了锁，但是两个线程的发生次序还是不确定的，所以还是存在数据竞争的~

请问我的想法是正确的吗？

请大侠帮忙（如果能提供一些好的参考资料，那是感激不尽哈）~

[ouyh12345]

1、是的
2、加锁后，如果一个线程正在访问，这时切换到另一个线程，也要访问这个资源，则第二个线程会等待

[cobra_chen]

LZ用的临界区只能保证这一段代码不会在多线程中出现竞争。
如果要解决楼主的这种问题要通过信号量或者事件来解决。

[xvcuii]

具体概念全忘了， 建议使用单线程，多线程会将问题极大复杂化，用一个管理模块处理同步问题。
多线程实际用法是有 锁（mutex）：数据不出现读写错误。 条件（condition|event):处理同步问题。

[Linux2_CDSN]

[Quote=引用 1 楼 的回复:]

1、是的
2、加锁后，如果一个线程正在访问，这时切换到另一个线程，也要访问这个资源，则第二个线程会等待
[/Quote]

你的意思是这种情况下也不存在数据竞争？

我的想法是：这两个线程执行的次序是不确定的，不同的执行次序会得到不同的结果，所以应该将这种情况判定为数据竞争。

[Linux2_CDSN]

[Quote=引用 2 楼 的回复:]

LZ用的临界区只能保证这一段代码不会在多线程中出现竞争。
如果要解决楼主的这种问题要通过信号量或者事件来解决。
[/Quote]
我知道现在几乎都不用临界区了，我这里用它只是想表示线程对i++操作加了锁，没有用于实际工程中。

[赵4老师]

//循环向a函数每次发送200个字节长度（这个是固定的）的buffer,
//a函数中需要将循环传进来的buffer，组成240字节（也是固定的）的新buffer进行处理，
//在处理的时候每次从新buffer中取两个字节打印
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <windows.h>
#include <process.h>
#include <io.h>
//Log{
#define MAXLOGSIZE 10000000
#define ARRSIZE(x) (sizeof(x)/sizeof(x[0]))
#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>
#include <stdarg.h>
char logfilename1[]="MyLog1.log";
char logfilename2[]="MyLog2.log";
char logstr[16000];
char datestr[16];
char timestr[16];
char mss[4];
CRITICAL_SECTION cs_log;
FILE *flog;
void Lock(CRITICAL_SECTION *l) {
    EnterCriticalSection(l);
}
void Unlock(CRITICAL_SECTION *l) {
    LeaveCriticalSection(l);
}
void LogV(const char *pszFmt,va_list argp) {
    struct tm *now;
    struct timeb tb;

    if (NULL==pszFmt||0==pszFmt[0]) return;
    if (-1==_vsnprintf(logstr,ARRSIZE(logstr),pszFmt,argp)) logstr[ARRSIZE(logstr)-1]=0;
    ftime(&tb);
    now=localtime(&tb.time);
    sprintf(datestr,"%04d-%02d-%02d",now->tm_year+1900,now->tm_mon+1,now->tm_mday);
    sprintf(timestr,"%02d:%02d:%02d",now->tm_hour     ,now->tm_min  ,now->tm_sec );
    sprintf(mss,"%03d",tb.millitm);
    printf("%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
    flog=fopen(logfilename1,"a");
    if (NULL!=flog) {
        fprintf(flog,"%s %s.%s %s",datestr,timestr,mss,logstr);
        if (ftell(flog)>MAXLOGSIZE) {
            fclose(flog);
            if (rename(logfilename1,logfilename2)) {
                remove(logfilename2);
                rename(logfilename1,logfilename2);
            }
            flog=fopen(logfilename1,"a");
            if (NULL==flog) return;
        }
        fclose(flog);
    }
}
void Log(const char *pszFmt,...) {
    va_list argp;

    Lock(&cs_log);
    va_start(argp,pszFmt);
    LogV(pszFmt,argp);
    va_end(argp);
    Unlock(&cs_log);
}
//Log}
#define ASIZE    200
#define BSIZE    240
#define CSIZE      2
char Abuf[ASIZE];
char Cbuf[CSIZE];
CRITICAL_SECTION cs_HEX ;
CRITICAL_SECTION cs_BBB ;
struct FIFO_BUFFER {
    int  head;
    int  tail;
    int  size;
    char data[BSIZE];
} BBB;
int No_Loop=0;
void HexDump(int cn,char *buf,int len) {
    int i,j,k;
    char binstr[80];

    Lock(&cs_HEX);
    for (i=0;i<len;i++) {
        if (0==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%03d %04x -",cn,i);
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        } else if (15==(i%16)) {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
            sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
            for (j=i-15;j<=i;j++) {
                sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
            }
            Log("%s\n",binstr);
        } else {
            sprintf(binstr,"%s %02x",binstr,(unsigned char)buf[i]);
        }
    }
    if (0!=(i%16)) {
        k=16-(i%16);
        for (j=0;j<k;j++) {
            sprintf(binstr,"%s   ",binstr);
        }
        sprintf(binstr,"%s  ",binstr);
        k=16-k;
        for (j=i-k;j<i;j++) {
            sprintf(binstr,"%s%c",binstr,('!'<buf[j]&&buf[j]<='~')?buf[j]:'.');
        }
        Log("%s\n",binstr);
    }
    Unlock(&cs_HEX);
}
int GetFromRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    lent=0;
    Lock(cs);
    if (fbuf->size>=len) {
        lent=len;
        if (fbuf->head+lent>BSIZE) {
            len1=BSIZE-fbuf->head;
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,len1);
            len2=lent-len1;
            memcpy(buf+len1,fbuf->data           ,len2);
            fbuf->head=len2;
        } else {
            memcpy(buf     ,fbuf->data+fbuf->head,lent);
            fbuf->head+=lent;
        }
        fbuf->size-=lent;
    }
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdB(void *pcn) {
    char        *recv_buf;
    int          recv_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int          pb;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdB              thread begin...\n",cn);
    while (1) {
        Sleep(10);
        recv_buf=(char *)Cbuf;
        recv_nbytes=CSIZE;
        wc=0;
        while (1) {
            pb=GetFromRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,recv_buf,recv_nbytes);
            if (pb) {
                Log("%03d recv %d bytes\n",cn,pb);
                HexDump(cn,recv_buf,pb);
                Sleep(1);
            } else {
                Sleep(1000);
            }
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int PutToRBuf(int cn,CRITICAL_SECTION *cs,FIFO_BUFFER *fbuf,char *buf,int len) {
    int lent,len1,len2;

    Lock(cs);
    lent=len;
    if (fbuf->size+lent>BSIZE) {
        lent=BSIZE-fbuf->size;
    }
    if (fbuf->tail+lent>BSIZE) {
        len1=BSIZE-fbuf->tail;
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,len1);
        len2=lent-len1;
        memcpy(fbuf->data           ,buf+len1,len2);
        fbuf->tail=len2;
    } else {
        memcpy(fbuf->data+fbuf->tail,buf     ,lent);
        fbuf->tail+=lent;
    }
    fbuf->size+=lent;
    Unlock(cs);
    return lent;
}
void thdA(void *pcn) {
    char        *send_buf;
    int          send_nbytes;
    int          cn;
    int          wc;
    int           a;
    int          pa;

    cn=(int)pcn;
    Log("%03d thdA              thread begin...\n",cn);
    a=0;
    while (1) {
        Sleep(100);
        memset(Abuf,a,ASIZE);
        a=(a+1)%256;
        if (16==a) {No_Loop=1;break;}//去掉这句可以让程序一直循环直到按Ctrl+C或Ctrl+Break或当前目录下存在文件No_Loop
        send_buf=(char *)Abuf;
        send_nbytes=ASIZE;
        Log("%03d sending %d bytes\n",cn,send_nbytes);
        HexDump(cn,send_buf,send_nbytes);
        wc=0;
        while (1) {
            pa=PutToRBuf(cn,&cs_BBB,&BBB,send_buf,send_nbytes);
            Log("%03d sent %d bytes\n",cn,pa);
            HexDump(cn,send_buf,pa);
            send_buf+=pa;
            send_nbytes-=pa;
            if (send_nbytes<=0) break;//
            Sleep(1000);
            if (No_Loop) break;//
            wc++;
            if (wc>3600) Log("%03d %d==wc>3600!\n",cn,wc);
        }
        if (No_Loop) break;//
    }
}
int main() {
    InitializeCriticalSection(&cs_log );
    Log("Start===========================================================\n");
    InitializeCriticalSection(&cs_HEX );
    InitializeCriticalSection(&cs_BBB );

    BBB.head=0;
    BBB.tail=0;
    BBB.size=0;

    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdA,0,(void *)1);
    _beginthread((void(__cdecl *)(void *))thdB,0,(void *)2);

    if (!access("No_Loop",0)) {
        remove("No_Loop");
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    while (1) {
        Sleep(1000);
        if (No_Loop) break;//
        if (!access("No_Loop",0)) {
            No_Loop=1;
        }
    }
    Sleep(3000);
    DeleteCriticalSection(&cs_BBB );
    DeleteCriticalSection(&cs_HEX );
    Log("End=============================================================\n");
    DeleteCriticalSection(&cs_log );
    return 0;
}

[CandPointer]

i++

windows，可用 interlocked 系列函数，性能更好

如果要安排线程的先后执行顺序，用 信号量等东西判断

[sundayX]

[Quote=引用 4 楼 的回复:]

引用 1 楼 的回复:

1、是的
2、加锁后，如果一个线程正在访问，这时切换到另一个线程，也要访问这个资源，则第二个线程会等待


你的意思是这种情况下也不存在数据竞争？

我的想法是：这两个线程执行的次序是不确定的，不同的执行次序会得到不同的结果，所以应该将这种情况判定为数据竞争。
[/Quote]

2的伪码只是在两个线程间实现了互斥，两个线程互斥的访问i变量并对其++，着并不是你所说的数据竞争。你所说的数据竞争类似同步的概念，如果不按照特定顺序，那么结果就会出错。

[明雅]

6楼的赵老师太厉害啦，真心佩服

[东莞某某某]

2，仍然存在竞争，只不过不加锁保护的话，会造成数据的不同步，是不安全的。 临界区特点：效率高（利用互锁函数实现），但不可设置timeout，只能在同一个进程内同步

[绝不原创的飞龙]

lz所说的是竞争条件吧。。。 这段代码存在数据竞争 但是是没有问题的 因为不影响结果 有的代码可就不一定了：

bool done = false;
void Thread1() 
{ 
 while (!done) 
{    
do_something_useful_in_a_loop_1();  
}   
do_thread1_cleanup();
}
void Thread2() 
{  
do_something_useful_2();  
done = true;  
do_thread2_cleanup();
}