在C语言中,多线程同步通常使用以下几种机制:
1. 互斥锁(Mutexes):互斥锁用于保护共享资源,确保一次只有一个线程可以访问这个资源。在POSIX线程(pthread)库中,可以使用`pthread_mutex_t`类型的变量。
```c
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
// 访问共享资源
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁
```
2. 条件变量(Condition Variables):条件变量用于线程间的同步,允许一个或多个线程在某个条件不满足时挂起,直到另一个线程改变条件并通知它们。
```c
pthread_cond_t cond;
pthread_cond_init(&cond, NULL); // 初始化条件变量
pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待条件,同时释放互斥锁
pthread_cond_signal(&cond); // 通知一个等待的线程
pthread_cond_broadcast(&cond); // 通知所有等待的线程
pthread_cond_destroy(&cond); // 销毁条件变量
```
3. 读写锁(Read-Write Locks):读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入。在pthread库中,可以使用`pthread_rwlock_t`。
```c
pthread_rwlock_t rwlock;
pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL); // 初始化读写锁
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); // 读取锁
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); // 写入锁
pthread_rwlock_unlock(&rwlock); // 解锁
pthread_rwlock_destroy(&rwlock); // 销毁读写锁
```
4. 信号量(Semaphores):信号量是一种更通用的同步机制,可以用于控制对共享资源的访问。在pthread库中,可以使用`sem_t`。
```c
sem_t sem;
sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量
sem_wait(&sem); // P操作,减少信号量
// 访问共享资源
sem_post(&sem); // V操作,增加信号量
sem_destroy(&sem); // 销毁信号量
```
5. 原子操作(Atomic Operations):原子操作用于实现无锁编程,确保操作在执行过程中不会被其他线程打断。在C11标准中引入了原子操作的支持。
```c
include
atomic_int counter = ATOMIC_VAR_INIT(0);
atomic_fetch_add(&counter, 1); // 原子地增加计数器
```
使用这些同步机制时,需要根据具体的同步需求选择合适的工具。不当的使用可能导致死锁、数据竞争等问题。在设计多线程程序时,应仔细考虑线程间的交互和同步策略。