同步和通信是多线程编程中关键的概念，用于确保线程协作和数据一致性。1. 同步：目的：防止线程访问共享数据时发生竞态条件。方法：使用互斥锁、条件变量和原子变量。2. 通信：目的：允许线程交换信息并协调活动。方法：使用信号、共享内存和管道。
C语言多线程编程：同步与通信问题解答
在多线程编程中，同步和通信是至关重要的概念，用于确保线程之间协作和数据一致性。本文将详细探讨这两个概念，并提供实战案例，以帮助你理解和解决多线程编程中的常见问题。
1. 同步：
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目的：防止线程访问共享数据时发生竞态条件和不一致性。方法：使用互斥锁 (pthread_mutex_t)、条件变量 (pthread_cond_t) 和原子变量（如 pthread_atomic_t）。
实战案例：
考虑以下代码，它使用互斥锁来同步对共享变量 counter 的访问：
#include #include // 共享变量int counter = 0;// 线程函数void* increment_counter(void *arg) { // 获取互斥锁 pthread_mutex_lock(&lock); // 增加计数器 counter++; // 释放互斥锁 pthread_mutex_unlock(&lock); return NULL;}int main() { // 创建互斥锁 pthread_mutex_t lock; pthread_mutex_init(&lock, NULL); // 创建线程 pthread_t threads[4]; for (int i = 0; i < 4; i++) { pthread_create(&threads[i], NULL, increment_counter, NULL); } // 等待线程完成 for (int i = 0; i < 4; i++) { pthread_join(threads[i], NULL); } // 打印最终计数 printf("Final counter value: %dn", counter); return 0;}
在这个例子中，四个线程并发地增加 counter 变量。互斥锁确保在同一时间只有一个线程可以访问共享变量，防止出现竞态条件。
2. 通信：
目的：允许线程之间交换信息和协调活动。方法：使用信号 (pthread_cond_t)、共享内存和管道。
实战案例：
考虑以下使用条件变量来实现生产者-消费者模型的代码：
#include #include // 生产者-消费者模型typedef struct { int buffer[10]; int head; int tail; pthread_mutex_t lock; pthread_cond_t full; pthread_cond_t empty;} buffer_t;// 生产者线程void* producer(void *arg) { buffer_t *buffer = (buffer_t *)arg; while (1) { // 先获取锁，再判断是否满了 pthread_mutex_lock(&buffer->lock); while (buffer->tail == (buffer->head + 1) % 10) { // 满了，等待消费者消费 pthread_cond_wait(&buffer->full, &buffer->lock); } // 没满，生产 buffer->buffer[buffer->tail] = rand() % 100; buffer->tail = (buffer->tail + 1) % 10; // 生产完成后，通知消费者消费 pthread_cond_signal(&buffer->empty); pthread_mutex_unlock(&buffer->lock); } return NULL;}// 消费者线程void* consumer(void *arg) { buffer_t *buffer = (buffer_t *)arg; while (1) { // 先获取锁，再判断是否为空 pthread_mutex_lock(&buffer->lock); while (buffer->head == buffer->tail) { // 空了，等待生产者生产 pthread_cond_wait(&buffer->empty, &buffer->lock); } // 没空，消费 int item = buffer->buffer[buffer->head]; buffer->head = (buffer->head + 1) % 10; // 消费完成后，通知生产者生产 pthread_cond_signal(&buffer->full); pthread_mutex_unlock(&buffer->lock); printf("Consumed: %dn", item); } return NULL;}int main() { // 初始化缓冲区 buffer_t buffer; buffer.head = 0; buffer.tail = 0; pthread_mutex_init(&buffer.lock, NULL); pthread_cond_init(&buffer.full, NULL); pthread_cond_init(&buffer.empty, NULL); // 创建线程 pthread_t producer_thread, consumer_thread; pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, &buffer); pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, &buffer); // 等待线程完成 pthread_join(producer_thread, NULL); pthread_join(consumer_thread, NULL); return 0;}
在这个例子中，条件变量 full 和 empty 用于协调生产者和消费者线程。生产者线程在生产完成后通知消费者消费，而消费者线程在消费完成后通知生产者生产。
以上就是C语言多线程编程：同步与通信问题解答的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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