使用C与Posix线程实现严格交替忙等待方案的问题排查

第一个问题：主线程提前终止 #

你写的main函数创建完线程就直接return 0了，这会让整个进程立刻结束，所有子线程都会被强制杀死。这就是为啥输出不稳定甚至完全没内容的主要原因——线程可能刚启动，还没来得及打印内容就被干掉了。

第二个问题：共享变量的可见性 #

turn和count是多线程共用的全局变量，但没加volatile修饰。编译器可能会把这些变量缓存到线程的寄存器里，导致线程看不到其他线程对变量的修改，轻则逻辑出错，重则死循环。

修复后的完整代码 #

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

// 加volatile保证多线程下变量修改能被及时看到
volatile int count = 0;
volatile int turn = 1;

struct arg_struct {
    int my_id;
    int other;
};

void *runner(void *param) {
    struct arg_struct *args = (struct arg_struct *)param;
    int my_id = args->my_id;
    int other = args->other;
    
    printf("my_id %d\n", my_id);
    printf("other %d\n", other);
    printf("Running p_thread %d\n", my_id);
    fflush(stdout); // 强制刷新输出，避免缓冲导致没显示

    while(1) {
        // 等待自己的回合
        while (turn != my_id) { }

        // 临界区操作
        count += my_id;
        printf("Critical section of p_thread %d, count += %d → %d\n", my_id, my_id, count);
        fflush(stdout);

        // 把回合交给另一个线程
        turn = other;

        // 非临界区
        printf("Not critical section of p_thread %d\n", my_id);
        fflush(stdout);
        sleep(1); // 加个延迟，方便看交替效果
    }

    pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    pthread_t p_thread1, p_thread2;

    struct arg_struct args_p_thread1 = {.my_id = 1, .other = 2};
    struct arg_struct args_p_thread2 = {.my_id = 2, .other = 1};

    pthread_create(&p_thread1, NULL, runner, (void*)&args_p_thread1);
    pthread_create(&p_thread2, NULL, runner, (void*)&args_p_thread2);

    // 主线程必须等子线程，不然直接退出杀线程
    pthread_join(p_thread1, NULL);
    pthread_join(p_thread2, NULL);

    return 0;
}

关键修复点 #

• 主线程等待子线程：用pthread_join让主线程一直等，直到子线程结束（你的线程是无限循环，所以会一直跑下去，正好测试严格交替）。
• volatile修饰共享变量：防止编译器优化，确保每个线程都能看到最新的变量值。
• 刷新输出缓冲区：fflush(stdout)解决printf因为行缓冲导致的输出延迟或不显示问题。
• 添加延迟：sleep(1)让输出慢下来，能清楚看到两个线程严格交替进入临界区的效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者A. Sousa