课后作业(编码)
在本节中，我们将编写一些简单的多线程程序，并使用一个叫helgrind的特定工具来查找程序中的问题。
阅读作业中的 README 文件，以获取有关如何构建程序和运行helgrind的详细信息。
问题:
1.首先构建main-race.c,查看代码，以便您可以在代码中看到（非常明显的）数据竞争。
现在运行 helgrind（通过输入valgrind --tool=helgrind main-race）来查看其追踪结果。
它指向正确的代码行吗？ 它还能为您提供什么其他信息？
输入make main-race构建,代码中的竞争条件很明显,多线程同时修改balance变量
输入valgrind --tool=helgrind ./main-race 查看结果,
跟踪结果:
==25676== Helgrind, a thread error detector ==25676== Copyright (C) 2007-2017, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP et al. ==25676== Using Valgrind-3.15.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info ==25676== Command: ./main-race ==25676== ==25676== ---Thread-Announcement------------------------------------------ ==25676== ==25676== Thread #1 is the program's root thread ==25676== ==25676== ---Thread-Announcement------------------------------------------ ==25676== ==25676== Thread #2 was created ==25676== at 0x49B2282: clone (clone.S:71) ==25676== by 0x48752EB: create_thread (createthread.c:101) ==25676== by 0x4876E0F: pthread_create@@GLIBC_2.2.5 (pthread_create.c:817) ==25676== by 0x4842917: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/valgrind/vgpreload_helgrind-amd64-linux.so) ==25676== by 0x109513: Pthread_create (mythreads.h:51) ==25676== by 0x1095F1: main (main-race.c:14) ==25676== ==25676== ---------------------------------------------------------------- ==25676== ==25676== Possible data race during read of size 4 at 0x10C014 by thread #1 ==25676== Locks held: none ==25676== at 0x1095F2: main (main-race.c:15) ==25676== ==25676== This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2 ==25676== Locks held: none ==25676== at 0x1095A6: worker (main-race.c:8) ==25676== by 0x4842B1A: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/valgrind/vgpreload_helgrind-amd64-linux.so) ==25676== by 0x4876608: start_thread (pthread_create.c:477) ==25676== by 0x49B2292: clone (clone.S:95) ==25676== Address 0x10c014 is 0 bytes inside data symbol "balance" ==25676== ==25676== ---------------------------------------------------------------- ==25676== ==25676== Possible data race during write of size 4 at 0x10C014 by thread #1 ==25676== Locks held: none ==25676== at 0x1095FB: main (main-race.c:15) ==25676== ==25676== This conflicts with a previous write of size 4 by thread #2 ==25676== Locks held: none ==25676== at 0x1095A6: worker (main-race.c:8) ==25676== by 0x4842B1A: ??? (in /usr/lib/x86_64-linux-gnu/valgrind/vgpreload_helgrind-amd64-linux.so) ==25676== by 0x4876608: start_thread (pthread_create.c:477) ==25676== by 0x49B2292: clone (clone.S:95) ==25676== Address 0x10c014 is 0 bytes inside data symbol "balance" ==25676== ==25676== ==25676== Use --history-level=approx or =none to gain increased speed, at ==25676== the cost of reduced accuracy of conflicting-access information ==25676== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s ==25676== ERROR SUMMARY: 2 errors from 2 contexts (suppressed: 0 from 0)
可以看到有竞争状态提示:Possible data race during read of size 4 at 0x10C014 by thread #1
代码行提示:at 0x1095A6: worker (main-race.c:8)
地址提示: Address 0x10c014 is 0 bytes inside data symbol "balance"
2.删除有问题的代码行之一会发生什么？ 现在，在一个共享变量的更新附近添加锁，然后在所有变量更新周围添加锁。
在每种情况下，Helgrind报告什么？
删除第 15 行代码或第 8 行代码,程序正确运行
加一个锁报错,依然有竞争条件,
所有变量更新周围添加锁:cd code && make && valgrind --tool=helgrind ./main-race 结果正确
3.现在让我们看一下main-deadlock.c. 查看代码。 代码中有一个死锁的问题（我们将在下一章中对此进行更深入的讨论）。 您知道它可能有什么问题吗？
死锁情况:
线程 0 获取锁 1,中断,线程 1 执行, 获取锁 2,造成死锁
4.现在运行helgrind检查这段代码。 Helgrind报告什么？
追踪:
make main-deadlock
valgrind --tool=helgrind ./main-deadlock 结果:
==28961== ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 7 from 7)
5.现在使用main-deadlock-global.c运行helgrind。 查看代码；
它有和main-deadlock.c有一样的问题吗？ Helgrind是否应该报告相同的错误？ 对于helgrind之类的工具,结果说明了什么？
执行:
make main-deadlock-global
valgrind --tool=helgrind ./main-deadlock-global执行结果:
ERROR SUMMARY: 1 errors from 1 contexts (suppressed: 7 from 7)
main-deadlock-global.c 代码是没有问题的,但 valgrind 工具依然报错, 因此推断 helgrind 靠执行周期与上下文切换次数 判断死锁,因此,helgrind 并不能很好地判断死锁
6.接下来让我们看一下main-signal.c。 这段代码使用变量（done）来表示子进程已完成，并且父线程现在可以继续运行了。
为什么这段代码效率低下？ （父线程最终会花时间做什么，特别是当子线程需要很长时间才能执行完成时？）
执行:
make main-signal
valgrind --tool=helgrind ./main-signal父线程使用大量时间自旋等待
7.现在在这个程序上运行helgrind。它报告什么?代码正确吗?
==30421== Possible data race during write of size 1 at 0x52861A5 by thread #1 ==30421== by 0x109633: main (main-signal.c:17) ==30421== by 0x1095CC: worker (main-signal.c:8) =30326== ERROR SUMMARY: 23 errors from 2 contexts (suppressed: 40 from 36)
竞争条件是 done 变量, 工具指示到 printf 去了,
glibc 的 printf 函数是线程安全的函数,参考:stackoverflow
8.现在看一下main-signal.c稍微修改的版本:main-signal-cv.c。
该版本使用条件变量来发送信号（并进行加锁）。 为什么此代码比以前的版本更好？ 是正确，还是性能，或两者兼而有之？
执行:
make main-signal-cv
valgrind --tool=helgrind ./main-signal-cv结果正确,性能比之前的版本要好,
对 done 变量加锁, 且将自旋等待替换为 Pthread_cond_wait, 释放锁并让出 CPU,收到信号时被唤醒,重新获取锁
9.再一次在main-signal-cv.c上运行helgrind。它报告错误吗?
没有