C++:错误代码分析＜2＞

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源码

考虑以下代码：

void do_some_work() {std::cout << "Do some work" << std::endl;
}int main(int argc, const char* argv[]) {std::vector<std::thread> threads;for (int i = 0; i < 10; i++) {threads.emplace_back(std::thread(do_some_work));}for (auto& th : threads) {th.join();}return 0;
}

问题描述

        根据代码，理想输出应是打印10行字符串，每行的字符串都是："Do some work"。但是实际输出却出现了严重的格式问题。且每次的输出格式都会发生一定变化。部分示例错误输出如下：

/*第一次*/
Do some workDo some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some workDo some work/*第二次*/
Do some workDo some workDo some workDo some workDo some work
Do some workDo some work
Do some workDo some workDo some work

原因分析

        该段代码定义了一个动态存储线程(thread)的vector容器，并向其中压入了10个线程任务，每个线程任务都是执行do_some_work。待线程全部启动后通过基于范围的for循环遍历该vector容器，将所有线程的运行结果通过join进行回收。

        而问题正是出在线程上，我们成功启动了10个线程，但是却忽略了一点：线程的执行顺序并不确定，取决于操作系统的调度策略。线程之间是并发运行的，而并非依序执行。

        当每次运行程序时，操作系统都会根据自身的调度策略，调整线程的执行顺序，因而会造成每次执行程序时，看到的输出结果都不相同。

举个可能的例子：

线程A拿到了CPU所分给的执行时间切片，当线程A执行到打印"Do some work"时，还没来得及打印换行符，便被操作系统强制暂停。

这时，论到线程B执行了，线程B成功执行了整套流程。一段时间后，A又重新拿到时间切片开始执行，并将剩下的一个换行符打印。

因此，当最后调用join回收资源的时候，线程AB的结果就如下所示：

Do some workDo some work  //线程A的换行符被打印到别处去了

代码修正

        解决方法：确保每次只有一个线程能够访问并执行cout，因此需要用到互斥锁。

        当该线程获得锁后，其它线程由于无法获得锁，因此就算分得时间切片也无法执行。这样就确保了每次只有得到锁的那个线程能够被完整执行。

修正代码如下：

std::mutex mtx;void do_some_work() {std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);std::cout << "Do some work" << std::endl;
}int main(int argc, const char* argv[]) {std::vector<std::thread> threads;for (int i = 0; i < 10; i++) {threads.emplace_back(std::thread(do_some_work));}for (auto& th : threads) {th.join();}return 0;
}

输出结果：

Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work
Do some work

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