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如何使用Linux pthread互斥锁来保证多线程程序的正确性?

Linux 中的 pthread_mutex 是用于多线程编程的互斥锁,确保一次只有一个线程可以访问共享资源。

Linux下的pthread互斥锁(mutex)是一种用于多线程编程中同步访问共享资源的机制,通过使用互斥锁,可以保证在同一时间只有一个线程能够访问特定的代码段或数据,从而避免竞争条件和数据不一致的问题。

互斥锁的创建和销毁

在Linux中,互斥锁可以通过静态方式或动态方式进行初始化,静态方式使用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER,而动态方式则使用函数pthread_mutex_init(),销毁互斥锁时,可以使用pthread_mutex_destroy()函数。

互斥锁的属性

互斥锁有多种属性,可以在创建锁时指定,这些属性包括:

PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP:普通锁,当一个线程加锁后,其他请求锁的线程将形成一个等待队列,并在解锁后按优先级获得锁。

PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP:递归锁,允许同一个线程多次加锁。

PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP:检错锁,如果同一个线程重复加锁,则返回错误。

PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP:适应锁,动作最简单的锁类型,仅等待解锁后重新竞争。

锁的操作

互斥锁的基本操作包括加锁(pthread_mutex_lock())、解锁(pthread_mutex_unlock())和尝试加锁(pthread_mutex_trylock())。pthread_mutex_trylock()在锁已经被占用时不会阻塞,而是返回错误码EBUSY。

死锁的避免

死锁通常发生在有多个依赖锁存在时,一个线程试图以与另一个线程相反的顺序锁住互斥量,为了避免死锁,应遵循以下原则:

对共享资源操作前一定要获得锁。

完成操作后释放锁。

尽量缩短锁的持有时间。

如果有多个锁,获取和释放的顺序应保持一致。

示例代码

以下是一个简单的示例代码,展示了如何在Linux下使用pthread互斥锁进行线程同步:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
int gnum = 0;
pthread_mutex_t mutex;
void *function(void *arg) {
    char *m = (char *)arg;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (*m != '
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