面试题：C语言网络编程中的多线程与Socket结合

常见问题

资源竞争：多个线程可能同时访问和修改共享资源，如Socket描述符列表，导致数据不一致。
死锁：线程可能互相等待对方持有的锁，造成程序卡死。
条件竞争：多个线程对共享资源的操作顺序依赖于不确定的执行顺序，导致错误结果。

使用互斥锁解决访问冲突

初始化互斥锁：在程序开始时，使用pthread_mutex_init函数初始化互斥锁。
加锁：在访问共享资源（如Socket描述符列表）前，使用pthread_mutex_lock函数获取互斥锁。
访问共享资源：获取锁后，安全地访问和修改共享资源。
解锁：完成对共享资源的操作后，使用pthread_mutex_unlock函数释放互斥锁。

代码示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>

#define MAX_CLIENTS 10
#define BUFFER_SIZE 1024

// 共享资源：Socket描述符列表
int client_sockets[MAX_CLIENTS];
int socket_count = 0;

// 互斥锁
pthread_mutex_t mutex;

// 模拟处理客户端连接的线程函数
void* handle_client(void* arg) {
    int client_socket = *((int*)arg);
    char buffer[BUFFER_SIZE];

    // 加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 将客户端Socket描述符添加到共享列表
    client_sockets[socket_count++] = client_socket;
    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    // 模拟与客户端通信
    ssize_t bytes_read = recv(client_socket, buffer, sizeof(buffer), 0);
    if (bytes_read > 0) {
        buffer[bytes_read] = '\0';
        printf("Received from client: %s\n", buffer);
        // 回显数据
        send(client_socket, buffer, strlen(buffer), 0);
    }

    // 加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 从共享列表中移除客户端Socket描述符
    for (int i = 0; i < socket_count; i++) {
        if (client_sockets[i] == client_socket) {
            for (int j = i; j < socket_count - 1; j++) {
                client_sockets[j] = client_sockets[j + 1];
            }
            socket_count--;
            break;
        }
    }
    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    close(client_socket);
    return NULL;
}

int main() {
    int server_socket, client_socket;
    struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    pthread_t threads[MAX_CLIENTS];

    // 初始化互斥锁
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    // 创建服务器Socket
    server_socket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_socket == -1) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    server_addr.sin_family = AF_INET;
    server_addr.sin_port = htons(8888);
    server_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    // 绑定服务器Socket
    if (bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr)) == -1) {
        perror("Bind failed");
        close(server_socket);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听连接
    if (listen(server_socket, MAX_CLIENTS) == -1) {
        perror("Listen failed");
        close(server_socket);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Server is listening on port 8888...\n");

    while (1) {
        // 接受客户端连接
        client_socket = accept(server_socket, (struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_len);
        if (client_socket == -1) {
            perror("Accept failed");
            continue;
        }

        printf("Client connected\n");

        // 创建新线程处理客户端连接
        if (pthread_create(&threads[socket_count], NULL, handle_client, &client_socket) != 0) {
            perror("Thread creation failed");
            close(client_socket);
        }
    }

    // 清理互斥锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    close(server_socket);
    return 0;
}

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