HoRain云--Linux线程ID与互斥、同步机制详解（附代码示例）

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

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_t tid = pthread_self();
    printf("Thread ID: %lu\n", (unsigned long)tid);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    printf("Main thread ID: %lu\n", (unsigned long)pthread_self());
    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

注意：pthread_t的具体实现可能不同（可能为结构体），因此必须使用pthread_equal比较线程ID，不能直接用==。

二、互斥锁（Mutex）：解决数据竞争

当多个线程同时访问共享资源时，可能导致数据竞争（Data Race）。互斥锁通过“加锁”机制确保同一时间只有一个线程访问临界区。

核心操作：

初始化：pthread_mutex_init()
加锁：pthread_mutex_lock()
解锁：pthread_mutex_unlock()
销毁：pthread_mutex_destroy()

示例：线程安全的计数器

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

int counter = 0;
pthread_mutex_t mutex;

void* increment(void* arg) {
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        counter++; // 临界区
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_t t1, t2;
    
    pthread_create(&t1, NULL, increment, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, increment, NULL);
    
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    
    printf("Final counter: %d\n", counter); // 正确输出200000
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

若不加锁：最终结果可能小于200000，因为两个线程可能同时读取旧值并写入。

三、条件变量（Condition Variable）：线程间的信号灯

条件变量用于线程间的协同工作，典型场景是“生产者-消费者”模型。它需要与互斥锁配合使用。

核心操作：

等待条件：pthread_cond_wait(cond, mutex)
通知条件：pthread_cond_signal(cond)（唤醒一个线程）或pthread_cond_broadcast(cond)（唤醒所有线程）

示例：生产者-消费者模型

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

int data = 0;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;

void* producer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    data = 42; // 生产数据
    printf("Produced data: %d\n", data);
    pthread_cond_signal(&cond); // 通知消费者
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (data == 0) { // 必须用循环避免虚假唤醒
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    printf("Consumed data: %d\n", data);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    
    pthread_t t_producer, t_consumer;
    pthread_create(&t_consumer, NULL, consumer, NULL);
    pthread_create(&t_producer, NULL, producer, NULL);
    
    pthread_join(t_producer, NULL);
    pthread_join(t_consumer, NULL);
    
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

四、总结

线程ID是线程的唯一标识，不可直接比较。
互斥锁解决数据竞争问题，确保临界区原子性。
条件变量用于线程间协同，需配合互斥锁使用。

注意事项：

加锁后必须及时解锁，避免死锁。
条件变量等待必须使用while循环检查条件（防止虚假唤醒）。

掌握这些基础同步机制后，可以更安全地开发高效的多线程程序。建议动手运行示例代码，观察不同场景的输出结果！

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HoRain云--Linux线程ID与互斥、同步机制详解（附代码示例）

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一、线程ID：线程的唯一身份证

关键函数：

二、互斥锁（Mutex）：解决数据竞争

核心操作：

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核心操作：

示例：生产者-消费者模型

四、总结

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