C 语言互斥锁

C语言互斥锁[编辑 | 编辑源代码]

互斥锁（Mutex，全称 Mutual Exclusion）是C语言多线程编程中用于保护共享资源的核心同步机制。它确保同一时间只有一个线程能访问临界区（Critical Section），从而防止数据竞争（Data Race）和竞态条件（Race Condition）。

基本概念[编辑 | 编辑源代码]

互斥锁的工作原理可类比为「厕所门锁」：

线程进入临界区前必须获取锁（锁定）
执行完成后释放锁（解锁）
其他线程必须等待锁释放才能进入

数学表达为： ${\begin{cases} Lock: & if(mutex == 0) mutex = 1; \\ Unlock: & mutex = 0; \end{cases}$

POSIX线程库实现[编辑 | 编辑源代码]

C语言通过`pthread_mutex_t`类型实现互斥锁：

#include <pthread.h>

// 声明互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);  // 加锁
    // 临界区代码
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    return NULL;
}

完整示例[编辑 | 编辑源代码]

模拟银行账户转账操作：

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

int balance = 1000; // 共享资源
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* transfer(void* amount) {
    int amt = *(int*)amount;
    
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    if(balance >= amt) {
        balance -= amt;
        printf("转账 %d 成功，余额: %d\n", amt, balance);
    } else {
        printf("余额不足！\n");
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    int amount1 = 600, amount2 = 700;
    
    pthread_create(&t1, NULL, transfer, &amount1);
    pthread_create(&t2, NULL, transfer, &amount2);
    
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    
    printf("最终余额: %d\n", balance);
    return 0;
}

输出示例：

转账 600 成功，余额: 400
余额不足！
最终余额: 400

互斥锁类型[编辑 | 编辑源代码]

POSIX提供多种互斥锁类型：

类型	描述
PTHREAD_MUTEX_NORMAL	标准互斥锁（不检测死锁）
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK	错误检查锁（检测递归锁定）
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE	可递归锁（允许同一线程多次加锁）
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT	系统默认类型