使用pthread未输出预期值：线程读取共享变量值异常原因

首先，先把你的代码和遇到的问题理清楚：

你的C语言多线程代码：

void *thread(void *vargp) { 
    int *ptr = (int*)vargp; 
    printf("vargp = %p, *vargp = %d\n",vargp, *(int*)vargp); 
    pthread_exit((void*)*ptr); 
} 

void *thread2(void *vargp) { 
    int *ptr = (int*)vargp; 
    *ptr = 0; 
    pthread_exit((void*)31); 
} 

int main(){ 
    int i = 42; 
    pthread_t tid, tid2; 
    pthread_create(&tid, NULL, thread, (void*)&i); 
    printf("i = %d, &i = %p\n", i, &i); 
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, (void*)&i); 
    pthread_join(tid, (void**)&i); 
    pthread_join(tid2, NULL); 
    printf("at the end i = %d\n",i); 
}

你预期最后一行输出at the end i = 42，但实际得到的输出是：

i = 42, &i = 0x7ffcf3b65c4c 
vargp = 0x7ffcf3b65c4c, *vargp = 0 
0 

你疑惑的是：明明vargp的地址和i的地址完全一致，为什么读取到的*vargp是0而不是42？

核心问题：线程调度的不确定性 #

咱们得先明确一个关键知识点：操作系统对线程的调度顺序是完全没有保证的——哪怕你先调用pthread_create创建了thread，也不代表它会比后创建的thread2先执行。

在你的这次运行中，实际的执行顺序是这样的：

1. 主线程初始化i=42，调用pthread_create创建thread，但操作系统并没有立刻让thread开始运行，主线程继续往下走。
2. 主线程执行printf，输出了i的初始值42和它的地址。
3. 主线程创建thread2，这时候操作系统选择先调度thread2执行：thread2直接把i的值改成了0，然后退出。
4. 直到这时候，操作系统才调度thread线程执行，此时i已经被thread2改成0了，所以*vargp读取到的自然是0。
5. 最后主线程调用pthread_join(tid, (void**)&i)，把thread线程的退出值（也就是0，因为*ptr当时是0）赋值给了i，所以最后printf输出的0其实是这个退出值（刚好和thread2修改的结果一致）。

额外补充：关于线程退出值的赋值 #

这里还要提一下pthread_join的第二个参数：你把&i强转成(void**)传递进去，意味着pthread_join会把线程的退出指针值转换成整数赋值给i。哪怕thread2没修改i，只要thread返回的是42，i最后也会是42；但在这次运行中，thread返回的是0，所以i最终被设置为0。

如何得到你预期的输出？ #

如果想保证thread先读取到i的初始值42，你需要用同步机制来控制线程的执行顺序，比如互斥锁（pthread_mutex_t）：

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

pthread_mutex_t mutex;

void *thread(void *vargp) { 
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    int *ptr = (int*)vargp; 
    printf("vargp = %p, *vargp = %d\n",vargp, *(int*)vargp); 
    pthread_exit((void*)*ptr); 
} 

void *thread2(void *vargp) { 
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    int *ptr = (int*)vargp; 
    *ptr = 0; 
    pthread_exit((void*)31); 
} 

int main(){ 
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    // 先上锁，让thread2必须等thread解锁后才能执行
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    
    int i = 42; 
    pthread_t tid, tid2; 
    pthread_create(&tid, NULL, thread, (void*)&i); 
    printf("i = %d, &i = %p\n", i, &i); 
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, (void*)&i); 
    
    pthread_join(tid, (void**)&i); 
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁允许thread2执行
    pthread_join(tid2, NULL); 
    printf("at the end i = %d\n",i); 
    
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
}

这样就能确保thread先执行并读取到i=42，之后thread2才会修改i，最后i会被pthread_join赋值为42，输出符合你的预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者drdot