linux线程改变全局变量

在Linux环境下，线程之间共享进程的资源，包括全局变量。当一个线程改变全局变量的值时，这个改变对其他线程也是可见的。这是因为全局变量存储在进程的地址空间中，所有线程都可以访问这个地址空间。

基础概念

• 全局变量：在函数外部定义的变量，可以在程序的任何地方被访问和修改。
• 线程：操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

相关优势

• 资源共享：线程之间可以方便地共享数据，减少了数据复制的开销。
• 并发执行：多线程可以提高程序的并发性能，使得程序能够同时处理多个任务。

类型

• 用户级线程：由应用程序通过线程库在用户空间实现和管理。
• 内核级线程：由操作系统内核管理和调度。

应用场景

• 并发服务器：处理多个客户端请求。
• 实时系统：需要快速响应外部事件的系统。
• 图形界面程序：保持用户界面的响应性，同时执行后台任务。

遇到的问题及原因

当多个线程同时读写同一个全局变量时，可能会出现以下问题：

• 竞态条件（Race Condition）：由于线程调度顺序的不确定性，导致程序的行为不可预测。
• 数据不一致：一个线程对变量的修改可能被其他线程的操作覆盖。

解决方法

为了解决这些问题，可以使用同步机制来控制对共享资源的访问：

• 互斥锁（Mutex）：确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。
• 信号量（Semaphore）：控制同时访问某一资源的线程数量。
• 条件变量（Condition Variable）：允许线程等待某个条件成立后再继续执行。

示例代码（使用互斥锁保护全局变量）

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

int global_var = 0;
pthread_mutex_t mutex;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
    global_var++;
    printf("Thread %ld: global_var = %d\n", (long)arg, global_var);
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[5];
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    for (long i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, (void*)i);
    }

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用互斥锁来保护对全局变量global_var的访问，确保每次只有一个线程可以对其进行修改，从而避免了竞态条件和数据不一致的问题。

通过这种方式，可以安全地在多线程环境中操作全局变量，保证程序的正确性和稳定性。