例子如下，用于計算 PI 的值。 gIterations 是計算 PI 的迭代次數， gThreadCount 是線程的個數。方法是這樣子的，把 PI 分成 gThreadCount 個段，分別讓一個線程來執行 PI 的求值操作。求得 PI 值有兩種方法，一種是直接把各個線程每一步所求得的值加到 gSum 上去，另一種是把各個線程所求得的值加到一個與之對應的全局變量中去。對每個線程 i ，輸出 Thread number:I aaaaaaaa ，表示線程開始執行，輸出 Thread number:I bbbbbbb 則表示線程執行完畢。有些地方還可以優化的，不過這里只是為了演示多線程的問題，所以就不予關注了。恩。

代碼如下。當只有一個 thread 的時候，結果是 OK 的（ gSum==sum==3.14159* ，用等號有點問題，但是結果差異在十萬分之一以內）。當有三個 threads 的時候，問題就開始出現了！ gSum 計算出來只有 2.* ！怎么會這樣子呢？各位有興趣的話，可以運行下面的代碼試試看。接著看下面的分析。

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

#include <time.h>

?

const int gIterations = 100000000;

const int gThreadCount = 3;

double gSum = 0.0;

double gPart[gThreadCount];

?

DWORD WINAPI threadFunction(LPVOID pArg)

{

??? int threadNum = (int)pArg;//starts from 0

??? printf("Thread number:%d: aaaaaaaaaaaa\n", threadNum);

??? for ( int i=threadNum; i<gIterations; i+=gThreadCount )

??? {

??????? double dx = (i + 0.5f) / gIterations;

??????? gSum += 4.0f / (1.0f + dx*dx);//cause problems here!

??????? gPart[threadNum] += 4.0f / (1.0f + dx*dx);

??? }

?

??? printf("part%d value:%.6f\n", threadNum, gPart[threadNum]/gIterations);

??? printf("Thread number:%d: bbbbbbbbbbbb\n", threadNum);

??? return 0;

}

?

int main()

{

??? memset(gPart, 0.0, sizeof(gPart)/sizeof(double));//init to 0

?

??? printf("Computing value of Pi: \n");

??? clock_t start = clock();

?

??? HANDLE threadHandles[gThreadCount];

??? for ( int i=0; i<gThreadCount; i++ )

??? {

??????? threadHandles[i] = CreateThread( NULL,?????????? // Security attributes

??????? ???????????????????????????????? 0,????????????? // Stack size

??????? ???????????????????????????????? threadFunction, // Thread function

??????? ??? ?????????????????????????????(LPVOID)i, // Data for thread func()

??????? ???????????????????????????????? 0,????????????? // Thread start mode

??????? ???????????????????????????????? NULL);????????? // Returned thread ID

??? }

?

??? WaitForMultipleObjects(gThreadCount, threadHandles, TRUE, INFINITE);

?

??? clock_t finish = clock();

??? printf("Executing time:%d\n", finish-start);

?

??? printf("global: %f\n", gSum / gIterations);

?

??? double sum = 0.0;

??? for(int i=0; i<gThreadCount; i++)

??????? sum += gPart[i];

??? printf("parts: %f\n", sum / gIterations);

?

??? return 0;

}

?

輸出信息：

Computing value of Pi:

Thread number:1: aaaaaaaaaaaa

Thread number:0: aaaaaaaaaaaa

Thread number:2: aaaaaaaaaaaa

part1 value:1.047198

Thread number:1: bbbbbbbbbbbb

part0 value:1.047198

Thread number:0: bbbbbbbbbbbb

part2 value:1.047198

Thread number:2: bbbbbbbbbbbb

Executing time:19109

global: 2.711738

parts: 3.141593

Press any key to continue

以上是輸出信息通過 gSum 求出來的值在 2.7 左右，事實上有的時候還會更低。 WHY ？問題出現在哪里呢？通過各個線程計算出來的值是對的，說明問題不是出現在這里，也就是說問題是出現在線程切換的時候使得 gSum 少加了一些值！什么時候切換會導致這個問題呢？問題出現在下面這一句里面：

??????? gSum += 4.0f / (1.0f + dx*dx);//cause problems here!

這一行等價于：

?????????????????? gSum = gSum + value;

這一行代碼相當于兩行代碼：

???????? temp = gSum + value;

???????? gSum = temp;

如果有兩個線程的話：

線程 A:

1、 ???????????? temp = gSum + value;

2、 ???????????? gSum = temp;

線程 B:

3、 ???????????? temp = gSum + value;

4、 ???????????? gSum = temp;

由于線程切換的任意性，這幾條指令的執行順序有以下幾種可能：

1 2 3 4 ， 1 3 2 4 ， 1 3 4 2 ， 3 1 2 4 ， 3 1 4 2 ， 3 4 1 2

其中 1 3 2 4 順序就是會出錯的，很顯然按照 1 3 2 4 順序的時候 1 中的 value 就沒有被加進來了。這就是問題所在！同樣 1 3 4 2 ， 3 1 2 4 ， 3 1 4 2 都是有問題。

那如何解決這個問題呢？要把 1 和 2 捆綁在一起作為一個單位操作，即所謂原子操作，要么不執行，要么就全都執行了。

正確的代碼如下。給 gSum+= 操作放到一個 critical section 中，保證此時不會被線程切換干擾。關于 critical section 的詳細信息請參考 MSDN 。 Good luck & have fun.

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

?

const int gIterations = 100000;

const int gThreadCount = 4;

double gSum = 0.0;

CRITICAL_SECTION gCS;

?

DWORD WINAPI threadFunction(LPVOIDpArg)

{

???? double partialSum = 0.0;

?

???? for ( inti=(int)pArg+1; i<gIterations; i+=gThreadCount )

???? {

???????? double dx = (i - 0.5f) / gIterations;

???????? partialSum += 4.0f / (1.0f + dx*dx);

???? }

?

???? EnterCriticalSection(&gCS);

???? gSum += partialSum;

???? LeaveCriticalSection(&gCS);

?

???? return 0;

}

?

int main ()

{

???? printf("Computing value of Pi: \n");

?

???? InitializeCriticalSection(&gCS);

???? HANDLE threadHandles[gThreadCount];

???? for ( inti=0; i<gThreadCount; ++i )

???? {

???????? threadHandles[i] = CreateThread( NULL,?????????? // Security attributes

???????? ???????????????????????????????? 0,????????????? // Stack size

???????? ???????????????????????????????? threadFunction, // Thread function

???????? ???????????????????????????????? (LPVOID)i,????? // Data for thread func()

???????? ???????????????????????????????? 0,???????? ?????// Thread start mode

???????? ???????????????????????????????? NULL);????????? // Returned thread ID

???? }

???? WaitForMultipleObjects(gThreadCount, threadHandles,? TRUE, INFINITE);

???? DeleteCriticalSection(&gCS);

?

???? printf("%f\n", gSum / gIterations);

?

???? return 0;

}

?