C语言如何在线程间实现同步和互斥

线程之间的同步和互斥解决的问题是线程对共同资源进行访问。Posix有两种方式：

信号量和互斥锁；信号量适用同时可用的资源为多个的情况；互斥锁适用于线程可用的资源只有一个的情况

1、互斥锁：互斥锁是用加锁的方式来控制对公共资源的原子操作(一旦开始进行就不会被打断的操作)

互斥锁只有上锁和解锁两种状态。互斥锁可以看作是特殊意义的全局变量，因为在同一时刻只有一个线程能够对互斥锁进行操作；只有上锁的进程才可以对公共资源进行访问，其他进程只能等到该进程解锁才可以对公共资源进行操作。

互斥锁操作函数：

pthread_mutex_init()//初始化

pthread_mutex_lock()//上锁参数：pthread_mutex_t *mutex

pthread_mutex_trylock()//判断上锁 参数：pthread_mutex_t *mutex

pthread_mutex_unlock()//解锁参数：pthread_mutex_t *mutex

pthread_mutex_release()//消除互斥锁 参数：pthread_mutex_t *mutex

互斥锁分为快速互斥锁、递归互斥锁、检错互斥锁；在 init 的时候确定

int pthread_mutex_t(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_t mutexattr)

第一个参数：进行操作的锁

mutexattr：锁的类型，默认快速互斥锁（阻塞）123456789

2、信号量：信号量本质上是一个计数器，在操作系统做用于PV原子操作；

P操作使计数器－1；V操作使计数器+1.

在互斥操作中可以是使用一个信号量；在同步操作中需要使用多个信号量，并设置不同的初始值安排它们顺序执行

sem_init() // 初始化操作

sem_wait() // P操作，计数器减一；阻塞参数：sem_t *sem

sem_trywait() // P操作，计数器减一；非阻塞 参数：sem_t *sem

sem_post()// V操作，计数器加一 参数：sem_t *sem

sem_destroy() // 销毁信号量参数：sem_t *sem

sem_init(sem_t *sem, int pshared, int value)

pshared用于指定多少个进程共享；value初始值

返回值

sem_init() 成功时返回 0；错误时，返回 -1，并把 errno 设置为合适的值。

该函数是system V 信号量操作中的函数。

sem_init() 初始化一个定位在 sem 的匿名信号量。value 参数指定信号量的初始值。 pshared 参数指明信号量是由进程内线程共享，还是由进程之间共享。如果 pshared 的值为 0，那么信号量将被进程内的线程共享，并且应该放置在这个进程的所有线程都可见的地址上(如全局变量，或者堆上动态分配的变量)。

如果 pshared 是非零值，那么信号量将在进程之间共享，并且应该定位共享内存区域(见 shm_open(3)、mmap(2) 和 shmget(2))。(因为通过 fork(2) 创建的孩子继承其父亲的内存映射，因此它也可以见到这个信号量。所有可以访问共享内存区域的进程都可以用 sem_post(3)、sem_wait(3) 等等操作信号量。初始化一个已经初始的信号量其结果未定义。

下，应该差不多

一、如何建立线程

用到的头文件

(a)pthread.h

(b)semaphore.h

(c) stdio.h

(d)string.h

定义线程标识

pthread_t

创建线程

pthread_create

对应了一个函数作为线程的程序段

注意的问题

要保证进程不结束（在创建线程后加死循环）

在线程中加入While(1)语句，也就是死循环，保证进程不结束。

二、控制线程并发的函数

sem_t：信号量的类型

sem_init：初始化信号量

sem_wait：相当于P操作

sem_post：相当于V操作

三、实现原形系统

父亲、母亲、儿子和女儿的题目：

桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果。爸爸专放苹果，妈妈专放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。分别用P，V操作和管程实现

每个对应一个线程

pthread_t father father进程

pthread_t mother mother进程

pthread_t son son进程

pthread_t daughter daughter进程

盘子可以用一个变量表示

sem_t empty

各线程不是只做一次，可以是无限或有限次循环

用While(1)控制各线程无限次循环

输出每次是那个线程执行的信息

printf("%s\n",(char *)arg)通过参数arg输出对应线程执行信息

编译方法

gcc hex.c -lpthread

生成默认的可执行文件a.out

输入./a.out命令运行

查看结果：程序连续运行显示出

father input an apple.

daughter get an apple.

mother input an orange.

son get an orange.

mother input an orange.

son get an orange.

………………..

四、程序源代码

#include <stdio.h>

#include<string.h>

#include <semaphore.h>

#include <pthread.h>

sem_t empty //定义信号量

sem_t applefull

sem_t orangefull

void *procf(void *arg) //father线程

{

while(1){

sem_wait(&empty)//P操作

printf("%s\n",(char *)arg)

sem_post(&applefull)//V操作

sleep(7)

}

}

void *procm(void *arg) //mother线程

{

while(1){

sem_wait(&empty)

printf("%s\n",(char *)arg)

sem_post(&orangefull)

sleep(3)

}

}

void *procs(void *arg) //son线程

{

while(1){

sem_wait(&orangefull)

printf("%s\n",(char *)arg)

sem_post(&empty)

sleep(2)

}

}

void *procd(void *arg) //daughter线程

{

while(1){

sem_wait(&applefull)

printf("%s\n",(char *)arg)

sem_post(&empty)

sleep(5)

}

}

main()

{

pthread_t father //定义线程

pthread_t mother

pthread_t son

pthread_t daughter

sem_init(&empty, 0, 1) //信号量初始化

sem_init(&applefull, 0, 0)

sem_init(&orangefull, 0, 0)

pthread_create(&father,NULL,procf,"father input an apple.") //创建线程

pthread_create(&mother,NULL,procm,"mother input an orange.")

pthread_create(&daughter,NULL,procd,"daughter get an apple.")

pthread_create(&son,NULL,procs,"son get an orange.")

while(1){} //循环等待

}

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