上一篇《多執行緒第一次親密接觸 CreateThread與_beginthreadex本質區別》中講到一個多執行緒報數功能。為了描述方便和程式碼簡潔起見，我們可以只輸出最後的報數結果來觀察程式是否執行出錯。這也非常類似於統計一個網站每天有多少使用者登入，每個使用者登入用一個執行緒模擬，執行緒執行時會將一個表示計數的變數遞增。程式在最後輸出計數的值表示有今天多少個使用者登入，如果這個值不等於我們啟動的執行緒個數，那顯然說明這個程式是有問題的。整個程式程式碼如下：

#include <stdio.h>
#include <process.h>
#include <windows.h>
 
volatile long g_nLoginCount; //登入次數
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //執行緒函式
const int THREAD_NUM = 10; //啟動執行緒數
unsigned int __stdcall ThreadFun(void *pPM)
{
	Sleep(100); //some work should to do
	g_nLoginCount++;
	Sleep(50); 
	return 0;
}
int main()
{
	g_nLoginCount = 0;
	HANDLE  handle[THREAD_NUM];
	for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
 
		handle[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
	WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE); 
	printf("有%d個使用者登入後記錄結果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);
	return 0;
}

程式中模擬的是10個使用者登入，程式將輸出結果：

和上一篇的執行緒報數程式一樣，程式輸出的結果好象並沒什麼問題。下面我們增加點使用者來試試，現在模擬50個使用者登入，為了便於觀察結果，在程式中將50個使用者登入過程重複20次，程式碼如下：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
volatile long g_nLoginCount; //登入次數
unsigned int __stdcall Fun(void *pPM); //執行緒函式
const DWORD THREAD_NUM = 50;//啟動執行緒數
DWORD WINAPI ThreadFun(void *pPM)
{
	Sleep(100); //some work should to do
	g_nLoginCount++;
	Sleep(50);
	return 0;
}
int main()
{
	printf("     原子操作 Interlocked系列函式的使用\n");
	printf(" -- by MoreWindows( http://blog.csdn.net/MoreWindows ) --\n\n");
	//重複20次以便觀察多執行緒訪問同一資源時導致的衝突
	int num= 20;
	while (num--)
	{	
		g_nLoginCount = 0;
		int i;
		HANDLE  handle[THREAD_NUM];
		for (i = 0; i < THREAD_NUM; i++)
			handle[i] = CreateThread(NULL, 0, ThreadFun, NULL, 0, NULL);
		WaitForMultipleObjects(THREAD_NUM, handle, TRUE, INFINITE);
		printf("有%d個使用者登入後記錄結果是%d\n", THREAD_NUM, g_nLoginCount);
	}
	return 0;
}

執行結果如下圖：

現在結果水落石出，明明有50個執行緒執行了g_nLoginCount++;操作，但結果輸出是不確定的，有可能為50，但也有可能小於50。

要解決這個問題，我們就分析下g_nLoginCount++;操作。在VC6.0編譯器對g_nLoginCount++;這一語句打個斷點，再按F5進入除錯狀態，然後按下Debug工具欄的Disassembly按鈕，這樣就出現了彙編程式碼視窗。可以發現在C/C++語言中一條簡單的自增語句其實是由三條彙編程式碼組成的，如下圖所示。

講解下這三條彙編意思：

第一條彙編將g_nLoginCount的值從記憶體中讀取到暫存器eax中。

第二條彙編將暫存器eax中的值與1相加，計算結果仍存入暫存器eax中。

第三條彙編將暫存器eax中的值寫回記憶體中。

這樣由於執行緒執行的併發性，很可能執行緒A執行到第二句時，執行緒B開始執行，執行緒B將原來的值又寫入暫存器eax中，這樣執行緒A所主要計算的值就被執行緒B修改了。這樣執行下來，結果是不可預知的——可能會出現50，可能小於50。

因此在多執行緒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——即不可打斷性，一個執行緒在執行原子操作時，其它執行緒必須等待它完成之後才能開始執行該原子操作。這種涉及到硬體的操作會不會很複雜了，幸運的是，Windows系統為我們提供了一些以Interlocked開頭的函式來完成這一任務（下文將這些函式稱為Interlocked系列函式）。

下面列出一些常用的Interlocked系列函式：

1.增減操作

LONG__cdeclInterlockedIncrement(LONG volatile* Addend);

LONG__cdeclInterlockedDecrement(LONG volatile* Addend);

返回變數執行增減操作之後的值。

LONG__cdec InterlockedExchangeAdd(LONG volatile* Addend, LONGValue);

返回運算後的值，注意！加個負數就是減。

2.賦值操作

LONG__cdeclInterlockedExchange(LONG volatile* Target, LONGValue);

Value就是新值，函式會返回原先的值。

在本例中只要使用InterlockedIncrement()函式就可以了。將執行緒函式程式碼改成：

DWORD WINAPI ThreadFun(void *pPM)
{
	Sleep(100);//some work should to do
	//g_nLoginCount++;
	InterlockedIncrement((LPLONG)&g_nLoginCount);
	Sleep(50);
	return 0;
}

再次執行，可以發現結果會是唯一的。

因此，在多執行緒環境下，我們對變數的自增自減這些簡單的語句也要慎重思考，防止多個執行緒導致的資料訪問出錯。更多介紹，請訪問MSDN上Synchronization Functions這一章節，地址為

看到這裡，相信本系列首篇《秒殺多執行緒第一篇 多執行緒筆試面試題彙總》中選擇題第一題（百度筆試題）應該可以秒殺掉了吧（知其然也知其所以然），正確答案是D。另外給個附加問題，程式中是用50個執行緒模擬使用者登入，有興趣的同學可以試下用100個執行緒來模擬一下（上機試試絕對會有意外發現^_^）。

下一篇《秒殺多執行緒第四篇 一個經典多執行緒同步問題》將提出一個稍為複雜點但卻非常經典的多執行緒同步互斥問題，這個問題會採用不同的方法來解答，從而讓你充分熟練多執行緒同步互斥的“招式”。更多精彩，歡迎繼續參閱。

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