C语言细致讲解线程同步的集中方式

Claire ·

更新时间:2024-09-20

· 1301 次阅读

互斥锁

条件变量

信号量

读写锁

互斥锁

使用互斥量完成对临界区的资源的加锁操作，使得同一时刻，对一个共享数据的使用只能又一个线程完成

例向屏幕上一次打印abcd四个字母

可以使用的是一个类似锁连的思想 a 加完解开后拿b锁依次类推

#define THRNUM 4
static pthread_mutex_t mut[4];
static int next(int n)
{
    if(n + 1 == THRNUM)
    return 0;
    return n+1;
}
static void* pthreadfunc(void* p)
{
    int n =(int)p;
    char c = 'a' + (int)p;
    while(1)
    {
    pthread_mutex_lock(mut + n);
    write(1,&c,1);
    pthread_mutex_unlock(mut + next(n));
    }
    pthread_exit(NULL);
}
int main()
{
    int i,err;
    pthread_t tid[THRNUM];
    //创建线程
    for(i = 0 ; i < THRNUM ;i++){
        //初始化锁
        pthread_mutex_init(mut + i,NULL);
        //加锁
        pthread_mutex_lock(mut+i );
    err = pthread_create(tid+i,NULL,pthreadfunc,(void*)i );
    if(err != 0)
    {
        fprintf(stderr,"create:%s\n",strerror(err));
        exit(1);
    }
    }
    //回收线程
    pthread_mutex_unlock(mut + 0);
    alarm(5);
    for(i = 0 ; i < THRNUM ;i++){
    pthread_join(tid+i,NULL);
    }
}

条件变量

条件变量并不是锁而是一种阻塞机制，使得我们的程序在某些特定的条件，比如生产者生产达到上限未消费，此时使用条件变量（加上while对条件的判断）来阻塞生产，让生产者消费

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int begnum=0;
static pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t  cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
typedef struct _prodinfo
{
    int num;
    struct _prodinfo *next;
}prod;
struct _prodinfo* head=NULL;
/*  条件变量可以引起阻塞并非锁
*/
void *thr_produce(void*arg)
{
    while(1)
    {
        prod* pd = malloc(sizeof(struct _prodinfo));
        pd->num=begnum++;
        pthread_mutex_lock(&mut);
        pd->next=head;
        head=pd;
        printf(" -%ld号线程生产%d产品\n",pthread_self(),pd->num);
        pthread_mutex_unlock(&mut);
        pthread_cond_signal(&cond);  
        sleep(rand()%4);
    }
}
void* thr_con(void* arg)
{
    prod* pro=NULL;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mut);
        while(head==NULL)
            pthread_cond_wait(&cond,&mut);
        pro = head;
        head=head->next;
        printf(" -%ld号线程消费%d产品\n",pthread_self(),pro->num);
        pthread_mutex_unlock(&mut);
        free(pro);
        sleep(rand()%4);
    }
}
int main()
{
    pthread_t cid,pid;
    int err1=pthread_create(&pid,NULL,thr_produce,NULL);
     if(err1)
        {
            fprintf(stderr,"pthread_creat():%s\n",strerror(err1));
            exit(1);
        }
    int err2=pthread_create(&cid,NULL,thr_con,NULL);
      if(err2)
        {
            fprintf(stderr,"pthread_creat():%s\n",strerror(err1));
            exit(1);
        }
    pthread_join(pid,NULL);
    pthread_join(cid,NULL);
}

信号量

介绍以下信号量是进化版的互斥量，允许多个线程访问共享资源与条件变量和互斥量类此的操作，在进程和线程中均可以使用

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
int sem_destroy(sem_t *sem);
Link with -pthread.

sem为定义的信号量，传出型参数

pshared

0 代表线程信号量

1 代表进程信号量

alue 为定义的信号量个数

    int sem_wait(sem_t *sem);
    int sem_trywait(sem_t *sem);
    int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);

申请信号量，申请成功value–，当value为0 则阻塞

 int sem_post(sem_t *sem);

释放信号量value++

例信号量实现生产者消费者模型

sem_t pro_sem,con_sem;
#define semcnt 5
int i=0;
int queue[semcnt];
int beginnum = 100;
void *thr_produce(void*arg)
{
    while(1)
    {
        sem_wait(&pro_sem);//生产者申请资源 pro_sem每被占用一次--一次 当为0时则阻塞
        printf("%ld 线程生产了 %d\n",pthread_self(),beginnum);
        queue[(i++)%semcnt]= beginnum++;
        sem_post(&con_sem);//为消费者的信号量释放资源pro_sem每被释放一次++一次
        sleep(rand()%4);
    }
    return NULL;
}
void* thr_con(void* arg)
{   
    int i=0;
    int num=0;
    while(1)
    {
        sem_wait(&con_sem);
        num = queue[(i++)%semcnt];
        printf("%ld 线程消费了 %d\n",pthread_self(),num);
        sem_post(&pro_sem);
        sleep(rand()%3);
    }
    return NULL;
}
int main()
{
    sem_init(&pro_sem,0,semcnt);
    sem_init(&con_sem,0,0); //消费者初始默认没有产品
    pthread_t tid[2];
     int err1=pthread_create(&tid[0],NULL,thr_produce,NULL);
     if(err1)
        {
            fprintf(stderr,"pthread_creat():%s\n",strerror(err1));
            exit(1);
        }
    int err2=pthread_create(&tid[1],NULL,thr_con,NULL);
      if(err2)
        {
            fprintf(stderr,"pthread_creat():%s\n",strerror(err1));
            exit(1);
        }
        pthread_join(tid[0],NULL);
        pthread_join(tid[1],NULL);
    sem_destroy(&pro_sem);
    sem_destroy(&con_sem);
}

读写锁

读写锁与互斥量类似，但是读写锁允许更高的并行性，其特性为：写独占，读共享

读写锁实质上是一把锁，有不同的状态，写锁的优先级高

读写锁的三种状态

读模式下加锁（读锁）

写模式下加锁（写锁）

不加锁状态

读写锁的特性：读锁可以共享读的状态，当读锁加上时，阻塞写锁的加锁

即使读锁加上时后面的写锁依然会被阻塞，当前面读锁释放时才能加成功

pthread_rwlock_t rwlock =PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
int beginum=100;
void*thr_Wr(void*arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        printf("-写线程--beginum = %d\n",beginum++);
        usleep(2000);//模拟占用时间
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(2000);//简单防止再抢锁的方法但不建议使用
    }
    return NULL;
}
void*thr_ead(void*arg)
{
    while (1)
    {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
      printf("-读读线程--beginum = %d\n",beginum);
        usleep(2000);//模拟占用时间
       pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(2000);//简单防止再抢锁的方法但不建议使用
    }
    return NULL;
}
int main()
{
    int n=8,i=0;
    pthread_t tid[8];
    for(i = 0; i<5;i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,thr_ead,NULL);
    }
     for(; i<8;i++)
    {
        pthread_create(&tid[i],NULL,thr_Wr,NULL);
    }
     for(i = 0; i<8;i++)
    {
        pthread_join(tid[i],NULL);
    }
   pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
}

到此这篇关于C语言细致讲解线程同步的集中方式的文章就介绍到这了,更多相关C语言线程同步内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！

线程同步 C语言线程

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