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嵌入式开发学习日志（linux系统编程--进程（4）——线程锁）Day30

news 来源：原创 2025/6/1 10:41:04

扩：typedef三种用法（简化代码编写）

一、线程的控制——互斥和同步

（一）实例引入

1、示例：

运行结果：

两个线程都在运行，出现问题原因：资源竞争（对全局变量都进行了读写操作）

2、扩展：

注：reg 寄存器，暂存；alu 逻辑计算单元

（1）读数据

（2）计算

（3）写数据

（二）概念

1、互斥===》在多线程中对临界资源的排他性访问。

临界资源：公共操作的东西（可为变量、设备）；

排他性访问：多线程在同一时刻只能有一个线程进行读或写操作。

2、互斥锁===》保证临界资源的访问控制（锁在系统中本质是结构体）

使用步骤：定义互斥锁 ——>初始化锁 ——>加锁 ——>解锁 ——>销毁

（1）向系统申请锁mutex（在pcb块）约定1没锁，0锁了

（2）初始化锁

（3）尝试使用该资源，申请到后用的时候加锁（其它线程要使用该资源尝试解

锁，解不开锁则进入休眠等待状态）

（4）用完后解锁释放资源，系统通知，两个线程再次同时竞争资源

（5）不需要互斥操作后销毁锁

（三）互斥锁相关函数

1、定义锁：pthread_mutex_t mutex;

（1）pthread_mutex_t ：互斥锁类型

（2） mutex：互斥锁变量（创建在pcb块中的东西）也称内核对象（在内核中被定义

的）

2、初始化锁函数：pthread_mutex_init（）；

形式：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

功能：将已经定义好的互斥锁初始化。

参数：mutex 要初始化的互斥锁

atrr 初始化的值，一般是NULL表示默认锁

返回值：成功 0；失败非零

3、加锁：pthread_mutex_lock（）；

函数原型：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

用指定的互斥锁开始加锁代码

参数：

mutex 用来给代码加锁的互斥锁

返回值：

成功 0；失败非零

加锁后的代码到解锁部分的代码属于原子操作（汇编角度来说多个语句一把走完）
在加锁期间其他进程/线程都不能操作该部分代码
如果该函数在执行的时候，mutex已经被其他部分使用则代码阻塞。

4、解锁：pthread_mutex_unlock（）；

函数原型：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

将指定的互斥锁解锁。

解锁之后代码不再排他访问，一般加锁解锁同时出现。

参数：

用来解锁的互斥锁

返回值：

成功 0；失败非零

注：解锁之后代码不再排他访问，一般加锁解锁同时出现。

5、销毁：pthread_mutex_destroy（）；

函数原型：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

使用互斥锁完毕后需要销毁互斥锁

参数：

mutex 要销毁的互斥锁

返回值：

成功 0；失败非零

6、非阻塞锁：pthread_mutex_trylock（）；

函数原型：

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

类似加锁函数效果，唯一区别就是不阻塞（稍后再试），非阻塞锁，CPU占有率较高

参数：

mutex 用来加锁的互斥锁

返回值：

成功 0（操作临界资源）；非0（稍后再试）

判断返回值状态（申请成功与否），外加while（1）

适用于有多个资源的情况，一般用阻塞锁居多。

7、注意事项

（1）上互斥锁的地方不并发；

（2）被保护的临界资源要尽可能小（不要大递归、不要sleep）

8、示例

运行结果：

9、练习

//模拟银行取钱#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>int WIN = 3;
pthread_mutex_t mutex;void *th(void *arg) {while (1) {pthread_mutex_lock(&mutex);if (WIN > 0) {--WIN;printf("get win\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);int ret = rand() % 5 + 1;sleep(ret);pthread_mutex_lock(&mutex);++WIN;printf("2hao我取完钱了\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);break;} else {pthread_mutex_unlock(&mutex);}}return NULL;
}int main(int argc, char **argv) {pthread_t tid[10] = {0};int i = 0;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);for (i = 0; i < 10; ++i) {pthread_create(&tid[i], NULL, th, NULL);}int n = 0;for (n = 0; n < 10; ++n) {pthread_join(tid[n], NULL);}pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}