多线程如何优雅地初始化全局变量？

需求场景

如果使用多线程，那么几乎都会用到全局变量，这时初始化全局变量的技巧就很重要了。

通常初始化全局变量时就是像下面这样的，先判断是否已经初始化过了，然后才去初始化。在单线程场景下，lazy初始化(就是用到时才初始化)一般是下面这样写的，这没问题。但是多线程场景下就不能这样写了，我们要先给random_is_initialized创建一个mutex，否则这段代码就问题大了。但是mutex也得初始化吧？初始化又要创建一个mutex来保证前一个mutex能正常初始化，这就陷入死循环了。

static int random_is_initialized = 0;
extern int initialize_random(); // 这个函数用来初始化全局变量

int random_function()
{
    if (random_is_initialized == 0) {
        initialize_random();
        random_is_initialized = 1;
    }
    ... /* Operations performed after initialization. */
}

POSIX提供了一个函数pthread_once，很适合解决这种问题。它能保证只初始化一次全局变量，而且线程安全，开发起来就很方便了。使用方法参考下面的实现。

实现

#include <pthread.h>

static pthread_once_t random_is_initialized = PTHREAD_ONCE_INIT;
void initialize_random() 
{
    printf("this will be printed only once\n");
}

void *random_function(void *none)
{
    (void) pthread_once(&random_is_initialized, initialize_random);
    // xxx逻辑代码
    return NULL;
}

int main()
{
    int ret = 0;
    pthread_t thread;

    //创建10个线程
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&thread, NULL, random_function, NULL);
    }
    sleep(100000);  // 主线程不能退出
    return 0;
}

编译 gcc -o test test.cpp -lpthread

你可能有疑问，为什么不能在创建线程之前就初始化全局变量？那样的话不需要考虑什么线程安全。确实是的。其他场景可能有更好的发挥余地。

注意

使用pthread_once肯定会好奇它是怎么实现的，它的glibc实现在这里。其实就是首个线程执行到pthread_once这里了，其他线程就得等，直到首个线程执行完之后去唤醒其他线程。

回调函数initialize_random中不应该有耗时的操作，一不小心可能永远不会返回，这时其他的线程就会一直睡眠，这个进程就废了。

参考

• https://linux.die.net/man/3/pthread_once