linux互斥锁和信号量

在Linux编程中，互斥锁（Mutex）和条件变量（Condition Variable）是用于同步线程的两种基本机制，互斥锁用于保护共享资源，避免多个线程同时访问；条件变量则用于线程间的通信，允许一个或多个线程等待某个特定条件的发生。

以下是互斥锁和条件变量的操作步骤：

1、定义和初始化互斥锁和条件变量：

#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex; // 定义互斥锁
pthread_cond_t cond;   // 定义条件变量
int main() {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
    pthread_cond_init(&cond, NULL);   // 初始化条件变量
    ...
}

2、使用互斥锁保护共享资源：

pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
// 访问共享资源
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁

3、使用条件变量等待和通知：

pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待条件变量，同时释放互斥锁
...
// 修改共享资源，满足条件后
pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒等待条件变量的一个线程
pthread_cond_broadcast(&cond); // 唤醒所有等待条件变量的线程

4、销毁互斥锁和条件变量：

pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁
pthread_cond_destroy(&cond);   // 销毁条件变量

下面是一个使用互斥锁和条件变量的简单示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int data = 0;
void *producer(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        data = i;
        printf("Producer: data = %d
", data);
        pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒消费者线程
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}
void *consumer(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (data == 0) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待生产者线程
        }
        printf("Consumer: data = %d
", data);
        data = 0;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了两个线程：生产者（producer）和消费者（consumer），生产者线程负责生成数据，消费者线程负责消费数据，我们使用互斥锁保护共享变量data，并使用条件变量实现生产者和消费者之间的同步，当生产者生成数据后，它会唤醒等待条件变量的消费者线程；当消费者消费数据时，它会等待条件变量，直到生产者线程生成新的数据。