в чем проблема с отсутствием мьютексов в коде?

#cpp #многопоточность #cpp11

здравствуйте, начинаю очередной раз разбираться с многопоточностью... нашел простой
пример для наглядности рассинхронизации доступа, но не понимаю некоторых вещей:

struct Counter {
    int value;

    Counter() : value(0){}

    void increment(){
        ++value;
    }
};

int main() {
    Counter counter;

    std::vector threads;
    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        threads.push_back(std::thread([&counter](){
            for(int i = 0; i < 100; ++i){
                counter.increment();
            }
        }));
    }

    for(auto& thread : threads){
        thread.join();
    }

    std::cout << counter.value << std::endl;

    return 0;
}


совершенно не могу понять почему вылетают разные значения... у нас ведь join() т.е.
мы ждем когда каждый из пяти потоков выполнится один за другим(т.е. инкрементирует
по 100 раз каждый), я понимаю если б detach() стоял, то была бы жесть... а так каждый
поток из пяти один за другим ведь следом идут... почему значения отличные от 500 получаются.
либо я чего-то не учитываю... разве не верно, что в первом потоке будет 100, и в последующих
будут на 100 больше?
    

Ответы

Ответ 1

У Вас не синхронизирован доступ к counter, поэтому, в силу data races, как Вам уже
правильно указал VladD, у Вас в коде UB. Чтобы исправить код, Вам нужно синхронизировать
доступ к counter внутри, или снаружи. Можно сделать так:

struct Counter {
    std::atomic_int value;
    ...
};


Или так:

std::mutex guard;

std::vector threads;
for(int i = 0; i < 5; ++i) {
    threads.push_back(std::thread([&counter, &guard]() {
        for(int i = 0; i < 100; ++i) {
            std::lock_guard lock{guard};
            counter.increment();
        }
    }));
}


Или ещё массой других вариантов — главное, чтобы пропали гонки(data races)


Ответ 2

Ваша главная ошибка вот:


  у нас ведь join() т.е. мы ждем когда каждый из пяти потоков выполнится один за другим


Отнюдь. Выполняться они могут как угодно. Вы ожидаете не выполнения, а завершения.
Грубо говоря, возможна ситуация, когда первый поток выполнится последним, так что остальные
join'ы будут к уже отработавшим потокам. Этот цикл - просто гарантия того, что отработают
все потоки, а уж в каком порядке они будут работать и как - на это ваши join'ы никак
не влияют.