2026/1/8 1:59:51
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在C编程的技术点中#xff0c;多线#xff08;进#xff09;程的编程是一个非常让人上头的内容。这种情况其实还可以拓展到一些抽象的场景#xff0c;比如信号、消息和异步等情况。它们看上去和多线程关系不大#xff0c;但其实内部和多线程都有着密不可…一、问题现象描述在C编程的技术点中多线进程的编程是一个非常让人上头的内容。这种情况其实还可以拓展到一些抽象的场景比如信号、消息和异步等情况。它们看上去和多线程关系不大但其实内部和多线程都有着密不可分的关系注意没说联系因为有些是类似与多线程应用的情况。在多线程编程中有经验的开发者可能遇到过这种情况当它们通过一个变量来交换某个状态或数据时往往在开发和测试时都是没有问题的但在部署到生产上时一个月内偶尔会有一两次出现异常的问题。甚至在某些特殊情况下还会出现偶尔崩溃的情况。这种问题非常难于定位而且非常不容易解决。二、原因分析和说明上面的问题表面看来没有什么复杂的但其实内部有多种可能。而这些可能往往有的时候都想不到其中涉及到的知识面的宽度。下面对其中主要的进行一下分析说明多线程竞态Race condition这种情况是开发者最容易想到的也是最容易解决类似的问题的一种相对有效的方法。但这种方式让开发者有很不爽的地方就是太重。不光影响效率还增加了代码的复杂度。这就需要开发者根据实际情况来斟酌选择。缓存读写也就是常见的内存可见性的问题就是在多线程的情况下由于缓存的存在导致更新无法被及时的响应从而导致数据的不可见。另外还有缓存Line的问题导致缓存被意外更新的情况。指令乱序这种情况虽然不少见但比较容易被人理解的是单实例中double check的问题原子破坏性这种情况比较少见但同样出现问题不好调试。比较典型的是就是早期某些第三方提供的在32位系统上用多个int来模拟int64甚至更长的长整型数据时导致的数据异常。三、定位问题解决问题的方法是先找到并确定问题然后再根据实际问题的情况来解决这些问题。对于问题的查找和调试可以采用下面的方法内存控制现代计算机中一般是多核系统为了控制内存读写可以使用内存屏障比如使用#defineMEMORY_BARRIER()asmvolatile(mfence:::memory)打印日志在特定的代码中对于不稳定态的情况下可以增加日志相关的代码。不过有一点麻烦的是要考虑打印的线程安全性。编译器中处理有两种情况一种是启用编译器屏障另外一种是严格控制编译器的优化。前者可以使用// 禁止编译器重排序#defineCOMPILER_BARRIER()asmvolatile(:::memory)// 在代码中thread_shared_datanew_data;COMPILER_BARRIER();后者则要根据情况来确定与编译器优化的关系的大小并根据情况来缩小优化的控制。四、解决办法只有了解你的敌人才能更好的打败他。既然明白了问题的来源那么解决的思路也就有了主要有使用锁正如上面所分析的除了太重没有别的坏处。这算是最安全的方法使用原子变量这其实可以理解成第一种的一种轻量版。没有什么特别说明的使用volatile关键字这种一般用于简单的场景下的操作特别是在IO的操作过程中不过不要迷信它。记住这一点就够了其它在某些特殊场景如信号、消息等中可以利用一些特定的方法如信号的屏蔽以及事件处理等来控制。这里就不再展开了。总之解决问题的方法有很多细节就看开发者自己确定问题后能够采取哪种方法来应对了。不必拘泥于教条和书本。五、总结正如大家看到一个苹果上有一个小黑点未必认为会是什么问题亦或者认为削皮时多削一点就好了。但实际上打开后内部可能整个苹果都烂得差不多了。本文提到的问题其实也是这种情况虽然问题不大但真要解决进去会发现可能会涉及到不少的知识面。与诸君共勉