使用pthreads如何进行线程通信

pthreads 是一个用于实现多线程的库，它提供了各种同步原语，如互斥锁（mutex）、条件变量（condition variable）和信号量（semaphore），以帮助在线程之间进行通信和同步

互斥锁（Mutex）：互斥锁是一种同步原语，用于确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。当一个线程获得锁时，其他线程必须等待直到锁被释放。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t lock;
int shared_data = 0;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    shared_data++;
    printf("Shared data: %d\n", shared_data);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[5];
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    pthread_mutex_destroy(&lock);
    return 0;
}

条件变量（Condition Variable）：条件变量是一种同步原语，允许线程在特定条件满足时等待或通知其他线程。它们通常与互斥锁一起使用。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t cond;
int shared_data = 0;

void* producer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    shared_data++;
    printf("Produced data: %d\n", shared_data);
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    while (shared_data == 0) {
        pthread_cond_wait(&cond, &lock);
    }
    shared_data--;
    printf("Consumed data: %d\n", shared_data);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;
    pthread_mutex_init(&lock, 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(&lock);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

信号量（Semaphore）：信号量是一种计数器，用于限制对共享资源的访问。它可以用于实现多种同步策略，如限制并发线程数、实现资源池等。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <semaphore.h>

sem_t semaphore;
int shared_data = 0;

void* producer(void* arg) {
    sem_wait(&semaphore);
    shared_data++;
    printf("Produced data: %d\n", shared_data);
    sem_post(&semaphore);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    sem_wait(&semaphore);
    shared_data--;
    printf("Consumed data: %d\n", shared_data);
    sem_post(&semaphore);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[5];
    sem_init(&semaphore, 0, 1); // Initialize semaphore with value 1

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, producer, NULL);
        pthread_create(&threads[i + 5], NULL, consumer, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    sem_destroy(&semaphore);
    return 0;
}

这些示例展示了如何使用 pthreads 库中的互斥锁、条件变量和信号量来实现线程通信。在实际应用中，你可能需要根据具体需求选择合适的同步原语和策略。

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