C语言多线程编程:死锁与竞态条件解决方案

多线程编程中,死锁的解决原则是避免环形等待、保留并释放、无饿死。竞态条件的解决方法是使用互斥量或原子变量,例如:通过按不同的顺序解锁锁来避免死锁,使用互斥量来确保同一时间共享数据仅被一个线程访问,从而避免竞态条件。

C语言多线程编程:死锁与竞态条件解决方案

C 语言多线程编程:死锁与竞态条件解决方案

在多线程编程中,死锁和竞态条件是常见问题。死锁发生在多个线程无限地等待彼此释放共享资源。竞态条件发生在多个线程同时访问共享数据时。

死锁解决

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为了解决死锁,需要遵循以下原则:

避免环形等待:线程请求的资源顺序不得形成环。保留并释放:线程只能释放它持有的资源。无饿死:每个线程最终都应该有机会运行。

实践案例:

考虑以下代码片段:

#include #include pthread_mutex_t mutex1;pthread_mutex_t mutex2;void* thread1(void *arg){    pthread_mutex_lock(&mutex1);    sleep(1); // 模拟长时间操作    pthread_mutex_lock(&mutex2);    pthread_mutex_unlock(&mutex2);    pthread_mutex_unlock(&mutex1);    return NULL;}void* thread2(void *arg){    pthread_mutex_lock(&mutex2);    sleep(1); // 模拟长时间操作    pthread_mutex_lock(&mutex1);    pthread_mutex_unlock(&mutex1);    pthread_mutex_unlock(&mutex2);    return NULL;}int main(){    pthread_t t1, t2;    pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);    pthread_mutex_init(&mutex2, NULL);    pthread_create(&t1, NULL, thread1, NULL);    pthread_create(&t2, NULL, thread2, NULL);    pthread_join(t1, NULL);    pthread_join(t2, NULL);    pthread_mutex_destroy(&mutex1);    pthread_mutex_destroy(&mutex2);    return 0;}

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在这个例子中,线程 1 先锁定 mutex1,然后尝试锁定 mutex2。线程 2 类似。由于两个线程都尝试锁定对方持有的锁,因此会出现死锁。

要解决死锁,可以调整代码:

void* thread1(void *arg){    pthread_mutex_lock(&mutex1);    sleep(1); // 模拟长时间操作    pthread_mutex_lock(&mutex2);    pthread_mutex_unlock(&mutex1); // 先释放 mutex1    pthread_mutex_unlock(&mutex2);    return NULL;}

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通过按不同的顺序解锁锁,可避免环形等待。

竞态条件解决

竞态条件可以通过使用互斥量或原子变量来解决,以确保共享数据在同一时间仅被一个线程访问。

实践案例:

考虑以下代码片段:

volatile int shared_data = 0;void* thread1(void *arg){    for (int i = 0; i 

在这个例子中,两个线程同时增加 shared_data,导致竞态条件,最终输出的值可能不准确。

要解决竞态条件,可以使用互斥量:

pthread_mutex_t mutex;void* thread1(void *arg){    for (int i = 0; i 

通过在访问共享数据时使用互斥量,可确保每次只有一个线程访问数据,从而避免竞态条件。

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