不同进程怎么同步 c语言

在C语言中，进程同步是指多个进程之间协调运行的过程，当多个进程共享资源时，可能会出现竞争条件，导致数据不一致或其他问题，为了解决这个问题，我们需要使用同步机制来确保进程之间的正确执行顺序，本文将详细介绍C语言中的进程同步技术。

1、互斥锁（Mutex）

互斥锁是一种最基本的同步机制，它只允许一个进程在同一时间访问共享资源，当一个进程获得互斥锁时，其他进程必须等待，直到锁被释放，在C语言中，我们可以使用POSIX线程库（pthread）提供的互斥锁函数来实现这一功能。

以下是一个简单的互斥锁示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
int counter = 0; // 共享资源
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
void *increment(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    }
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
    pthread_create(&tid1, NULL, increment, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, increment, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    printf("Counter: %d
", counter); // 输出结果应为200000
    pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁
    return 0;
}

2、条件变量（Condition Variable）

条件变量是一种更高级的同步机制，它允许一个或多个进程等待某个条件成立，然后才继续执行，当条件不成立时，进程会被阻塞，直到另一个进程通知条件已满足，在C语言中，我们可以使用POSIX线程库（pthread）提供的条件变量函数来实现这一功能。

以下是一个简单的条件变量示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
int counter = 0; // 共享资源
pthread_mutex_t mutex; // 互斥锁
pthread_cond_t cond; // 条件变量
int ready = 0; // 表示计数器是否准备好的标志
void *producer(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
        pthread_cond_signal(&cond); // 通知消费者计数器已增加
    }
    return NULL;
}
void *consumer(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
        while (counter == 0) { // 如果计数器为0，等待条件满足
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待生产者通知
        }
        ready = 1; // 表示计数器已准备好的标志设置为1
        printf("Counter: %d
", counter); // 输出结果应为递增的整数序列
        ready = 0; // 重置标志位，以便下次循环继续等待计数器增加
        pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    }
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁和条件变量
    pthread_cond_init(&cond, NULL); // 初始化条件变量
    pthread_create(&tid1, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁和条件变量
    return 0;
}

3、信号量（Semaphore）

信号量是一种用于控制多个进程对共享资源的访问的同步机制，它有一个整数值作为参数，表示可用的资源数量，当一个进程需要访问共享资源时，它会尝试获取信号量，如果信号量的值大于0，进程将获得信号量并继续执行；否则，进程将被阻塞，直到信号量的值大于0，在C语言中，我们可以使用POSIX线程库（pthread）提供的信号量函数来实现这一功能。

以下是一个简单的信号量示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h> // 引入信号量头文件
#include <unistd.h> // 引入sleep函数头文件，用于模拟生产者和消费者之间的延迟时间差
#include <sys/time.h> // 引入时间戳函数头文件，用于计算延迟时间差的最大值和最小值
#include <math.h> // 引入数学函数头文件，用于计算平均值和标准差等统计信息
#include <stdlib.h> // 引入随机数生成函数头文件，用于生成随机的延迟时间差值和计数器值范围等参数值