线程_验证线程间共享性（全局、静态、堆、文件描述符）

思路：是否允许共享关系到是否采用了写实拷贝技术；如果不允许共享，两个线程去读取同一个对象，这没问题（只读属性）。但是，如果，有一个进程想要去修改这个对象，操作系统会为该线程在他处拷贝一个新的对象以作修改之用。如果允许共享，那么这个对象始终只会有一份。这就是验证各种对象（全局、、静态、堆、文件描述符）是否共享的关键！

一、 全局

线程thr_fun1试图将全局数据n = 10000修改为n = 10。如果数据不共享，在线程thr_fun1打印输出n的值，然后在主线程main输出n的值，前后两者是不一样的。因为在线程thr_fun1修改n的值的时候，操作系统会为堆上另外开辟空间来供给thr_fun1使用。结果是这样吗——拭目以待！！！

#include
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static int test = 10000;
int n = sizeof(test)/sizeof(int);

void* thr_fun1(void* arg)
{
    n = 10;
    printf("thr_fun1 thread is running! ");
    printf("n = %d\n", n);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    int err;
    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fun1, NULL);
    if(0 != err)
	    printf("can't create thread\n");
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("main thread is running! ");
    printf("n = %d\n", n);
}

以一个静态整型变量n来充当全局数据，观察在线程thr_fun1修改了n的值之后，线程thr_fun1、主线程main先后打印输出n的值，如果结果为10（修改后）, 10000（初始值）——不共享；如果结果为10（修改后）, 10（修改后）——共享。从图1 可以看到，情况属于后者，验证出的结果是————共享！

图1 验证全局是否共享（linux平台）

二、 堆区 

思路：线程thr_fun1试图去修改主线程main在堆上申请的数组。如果不允许共享，那么在线程thr_fun1修改了数组之后；线程thr_fun1先打印该数组，主线程main后打印该数组，观察结果：

#include
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typedef struct buf
{
    int* _arr;
    int _n;
}buf;

void print_arr(int* arr, int n)
{
    assert(NULL != arr);
    for(int i = 0; i < n; ++i)
	printf("%d ",arr[i]);
    printf("\n");
}

void* thr_fun1(void *arg)
{
    buf* buf = arg;
    buf->_arr[buf->_n - 1] = 100;	//如果不允许共享，main主线程输出将会与本线程不同；允许共享，则相同！
    printf("thr_fun1 is running! ");
    print_arr(buf->_arr, buf->_n);
}

int main()
{
    pthread_t tid;
    int err;
    int n = 10;
    
    int *arr = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
    for(int i = 0; i < n; ++i)
	arr[i] = i+2;

    buf buf;
    buf._arr = arr;
    buf._n = n;

    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fun1, (void*)&buf);
    if(0 != err)
	printf("can't create thread\n");

    pthread_join(tid, NULL);	//main主线程不得先于其他线程之前结束，否则就会导致其他线程事务未处理完就退出了。

    printf("main thread is running! ");
    print_arr(buf._arr, buf._n);
}

分析过程和对待全局数据类似，从图2 可以看出：线程与线程之间，堆区数据是共享的！ 

图2 测试堆区是否共享

三、 文件描述符 

说到文件描述符，就会提到浅拷贝以及读写偏移量的问题。如果是共享的，那么在pth_fun1线程从文本文件a.txt（内容是helloworld）读取5个字符之后，main主线程会接着pth_fun1线程上一次结束的位置开始继续读取；如果是不共享的，那么会从头开始读取。

运行结果预测：

• 共享：pth_fun1线程输出hello，main主线程输出world。
• 不共享：pth_fun1线程输出hello，main主线程也输出hello。

#include
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void* thr_fun1(void* arg)
{
    int fd = *(int*)arg;
    char buf[128] = {0};
    read(fd, buf, 5);
    printf("thr_fun1 thread is running : %s\n", buf);
}

int main()
{
    int fd = open("a.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0664);
    write(fd, "helloworld", 10);
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    pthread_t tid;
    int err;
    err = pthread_create(&tid, NULL, thr_fun1, (void*)&fd);
    if(0 != err)
	printf("can't create thread\n");
    pthread_join(tid, NULL);
    char buf[128] = {0};
    read(fd, buf, 5);
    printf("main thread is running : %s\n", buf);
}

从图3 我们可以看到，线程之前文件描述符是共享的，因为读写偏移量会相互影响。 

图3 验证描述符是否共享