C语言中多线程同步怎么实现C语言互斥锁和条件变量的使用-C#.Net教程-PHP中文网

C语言中多线程同步怎么实现C语言互斥锁和条件变量的使用

下次还敢

发布： 2025-09-01 08:43:01

原创

1037人浏览过

c语言实现多线程同步的核心在于互斥锁和条件变量的合理使用。1. 互斥锁（mutex）用于保护共享资源，通过pthread_mutex_init初始化，pthread_mutex_lock加锁，pthread_mutex_unlock解锁，防止数据竞争；2. 条件变量（condition variable）通过pthread_cond_init初始化，pthread_cond_wait等待条件，pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast唤醒线程，实现线程间通信；3. 避免死锁的方法包括避免循环等待、使用锁的层次结构、以及采用pthread_mutex_trylock尝试加锁；4. 条件变量选择signal唤醒单个线程还是broadcast唤醒所有线程，取决于是否需要多个线程响应条件变化；5. 互斥锁提供独占访问，而读写锁允许多个线程同时读取，适用于读多写少的场景，通过pthread_rwlock_t及相关函数实现。

C语言中多线程同步怎么实现C语言互斥锁和条件变量的使用

C语言实现多线程同步，关键在于互斥锁和条件变量的巧妙运用。互斥锁保证临界区代码的原子性，避免数据竞争；条件变量则允许线程在特定条件满足时挂起和恢复，实现线程间的协同工作。

互斥锁和条件变量是C语言多线程编程中不可或缺的工具。

互斥锁的基本使用

互斥锁（mutex）本质上就是一个锁，用于保护共享资源。想象一下，多个线程都想修改同一个变量，如果没有互斥锁，就会出现“数据撕裂”的现象，导致程序崩溃或产生不可预测的结果。

立即学习“C语言免费学习笔记（深入）”；

使用互斥锁，你需要先声明一个

pthread_mutex_t

登录后复制

类型的变量，然后使用

pthread_mutex_init

登录后复制

函数初始化它。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t my_mutex;

int main() {
  pthread_mutex_init(&my_mutex, NULL);
  // ...
  pthread_mutex_destroy(&my_mutex); // 程序结束前销毁互斥锁
  return 0;
}

登录后复制

接下来，在访问共享资源之前，使用

pthread_mutex_lock

登录后复制

函数锁定互斥锁。如果此时互斥锁已经被其他线程锁定，当前线程就会阻塞，直到互斥锁被释放。

访问完共享资源后，使用

pthread_mutex_unlock

登录后复制

函数释放互斥锁。

void* thread_function(void* arg) {
  pthread_mutex_lock(&my_mutex); // 锁定互斥锁

  // 访问共享资源
  // ...

  pthread_mutex_unlock(&my_mutex); // 释放互斥锁
  return NULL;
}

登录后复制

忘记释放互斥锁会导致死锁，这是多线程编程中常见的错误。

条件变量的工作原理

条件变量（condition variable）用于线程间的通信。它允许线程等待某个特定条件变为真，而无需忙等待（busy-waiting），从而节省CPU资源。

与互斥锁类似，你需要先声明一个

pthread_cond_t

登录后复制

类型的变量，然后使用

pthread_cond_init

登录后复制

函数初始化它。

#include <pthread.h>

pthread_cond_t my_cond;

int main() {
  pthread_cond_init(&my_cond, NULL);
  // ...
  pthread_cond_destroy(&my_cond); // 程序结束前销毁条件变量
  return 0;
}

登录后复制

当线程需要等待某个条件时，使用

pthread_cond_wait

登录后复制

函数。这个函数会原子地释放互斥锁，并将线程置于等待状态。当其他线程满足了条件时，可以使用

pthread_cond_signal

登录后复制

或

pthread_cond_broadcast

登录后复制

函数唤醒等待的线程。

云雀语言模型

云雀是一款由字节跳动研发的语言模型，通过便捷的自然语言交互，能够高效的完成互动对话

查看详情

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int data_ready = 0;

void* producer(void* arg) {
  pthread_mutex_lock(&mutex);
  // 生产数据
  data_ready = 1;
  pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒等待的消费者线程
  pthread_mutex_unlock(&mutex);
  return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
  pthread_mutex_lock(&mutex);
  while (!data_ready) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待数据准备好
  }
  // 消费数据
  data_ready = 0;
  pthread_mutex_unlock(&mutex);
  return NULL;
}

登录后复制

注意，