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C语言编程揭秘：高效处理并发访问的实战技巧

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在多线程编程中，处理并发访问是至关重要的。C语言作为一种高效、灵活的编程语言，在处理并发访问时提供了多种技巧和策略。本文将深入探讨C语言编程中处理并发访问的实战技巧，帮助你更好地理解和应用这些技术。

一、线程同步

线程同步是确保多个线程在执行时不会相互干扰的关键。以下是一些常见的线程同步机制：

1. 互斥锁（Mutex）

互斥锁是防止多个线程同时访问共享资源的机制。在C语言中，可以使用pthread_mutex_t类型的互斥锁。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t lock;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock); // 加锁
    // 执行共享资源访问操作
    pthread_mutex_unlock(&lock); // 解锁
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid;
    pthread_mutex_init(&lock, NULL); // 初始化互斥锁
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL); // 创建线程
    pthread_join(tid, NULL); // 等待线程结束
    pthread_mutex_destroy(&lock); // 销毁互斥锁
    return 0;
}

2. 条件变量（Condition Variable）

条件变量用于在线程间进行同步。在C语言中，可以使用pthread_cond_t类型的条件变量。

#include <pthread.h>

pthread_cond_t cond;
pthread_mutex_t lock;

void* producer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    // 生产数据
    pthread_cond_signal(&cond); // 通知消费者
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    pthread_cond_wait(&cond, &lock); // 等待通知
    // 消费数据
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t prod_tid, cons_tid;
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    pthread_create(&prod_tid, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&cons_tid, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(prod_tid, NULL);
    pthread_join(cons_tid, NULL);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    return 0;
}

3. 读写锁（Read-Write Lock）

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入。在C语言中，可以使用pthread_rwlock_t类型的读写锁。

#include <pthread.h>

pthread_rwlock_t rwlock;

void* reader(void* arg) {
    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
    // 读取数据
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}

void* writer(void* arg) {
    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
    // 写入数据
    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t r_tid, w_tid;
    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
    pthread_create(&r_tid, NULL, reader, NULL);
    pthread_create(&w_tid, NULL, writer, NULL);
    pthread_join(r_tid, NULL);
    pthread_join(w_tid, NULL);
    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
    return 0;
}

二、线程池

线程池是一种常用的并发处理技术，它可以提高程序的性能和资源利用率。以下是一个简单的线程池实现：

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

#define THREAD_POOL_SIZE 4

typedef struct {
    void (*func)(void*);
    void *arg;
} Task;

pthread_t threads[THREAD_POOL_SIZE];
pthread_mutex_t lock;
int thread_count = 0;

void* thread_func(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        if (thread_count == 0) {
            pthread_mutex_unlock(&lock);
            break;
        }
        Task *task = (Task*)arg;
        thread_count--;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        task->func(task->arg);
        free(task);
    }
    return NULL;
}

void* thread_pool_add_task(void (*func)(void*), void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    Task *task = malloc(sizeof(Task));
    task->func = func;
    task->arg = arg;
    thread_count++;
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    for (int i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < THREAD_POOL_SIZE; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    return 0;
}

三、总结

C语言编程中处理并发访问需要考虑多种因素，如线程同步、线程池等。本文介绍了C语言编程中处理并发访问的实战技巧，希望能帮助你更好地理解和应用这些技术。在实际开发中，请根据具体需求选择合适的策略，以确保程序的高效、稳定运行。

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