面试题：C语言多线程性能优化与死锁检测

使用工具检测死锁

Valgrind：
- 安装：在大多数Linux发行版上，可以通过包管理器安装Valgrind，如在Ubuntu上使用sudo apt - get install valgrind。
- 使用：运行程序时带上valgrind --tool = helgrind参数，例如valgrind --tool = helgrind./your_program。Helgrind是Valgrind的一个工具，专门用于检测多线程程序中的竞争条件和死锁。它会分析程序的线程交互，并报告潜在的问题。

代码层面优化多线程性能

优化锁的粒度：
- 含义：锁的粒度指的是锁所保护的共享资源的范围。
- 优化方式：尽量减小锁的粒度，只对真正需要保护的共享资源加锁。例如，如果有一个大型的数据结构，而不同的线程只访问其中的不同部分，可以为每个部分分别设置锁，而不是对整个数据结构加一把大锁。这样可以提高并发度，减少线程等待锁的时间。
优化锁的获取顺序：
- 含义：多个线程获取多个锁时，按照一致的顺序获取锁可以避免死锁。
- 优化方式：为所有需要获取的锁分配一个全局的唯一编号，所有线程都按照编号从小到大的顺序获取锁。例如，有锁A、锁B、锁C，编号分别为1、2、3，那么所有线程都先获取锁A，再获取锁B，最后获取锁C。

可能导致死锁的代码示例

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

pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *thread1(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    printf("Thread 1 locked mutex1\n");
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    printf("Thread 1 locked mutex2\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

void *thread2(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    printf("Thread 2 locked mutex2\n");
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    printf("Thread 2 locked mutex1\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex1);
    pthread_mutex_destroy(&mutex2);
    return 0;
}

在这个示例中，thread1先获取mutex1再获取mutex2，而thread2先获取mutex2再获取mutex1，如果thread1获取了mutex1，thread2获取了mutex2，就会发生死锁。

修改代码以避免死锁

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

pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *thread1(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    printf("Thread 1 locked mutex1\n");
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    printf("Thread 1 locked mutex2\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

void *thread2(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    printf("Thread 2 locked mutex1\n");
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    printf("Thread 2 locked mutex2\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, thread1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread2, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex1);
    pthread_mutex_destroy(&mutex2);
    return 0;
}

修改后的代码，thread1和thread2都按照先获取mutex1再获取mutex2的顺序加锁，避免了死锁的发生。

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修改代码以避免死锁