面试题：C语言Linux多线程创建中的线程同步与资源管理

关键代码逻辑及解释

头文件包含

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

包含线程操作、标准输入输出、动态内存分配以及标准符号常量和类型的头文件。

全局变量定义

pthread_mutex_t resource_mutex;
pthread_cond_t resource_cond;
int resource_ready = 0;
// 模拟资源，例如文件描述符（这里用int代替）
int file_descriptor; 
// 模拟分配的内存指针
void* allocated_memory;

resource_mutex：互斥锁，用于保护共享资源（如resource_ready）的访问。
resource_cond：条件变量，用于线程间的同步，通知工作线程资源已准备好。
resource_ready：标志资源是否准备好的变量。
file_descriptor：模拟文件描述符资源。
allocated_memory：模拟分配的内存资源。

工作线程函数

void* worker_thread(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&resource_mutex);
    while (!resource_ready) {
        pthread_cond_wait(&resource_cond, &resource_mutex);
    }
    pthread_mutex_unlock(&resource_mutex);

    // 使用资源
    printf("Worker thread is using the resources.\n");
    // 这里添加实际使用文件描述符和内存的代码

    return NULL;
}

首先获取互斥锁，确保对resource_ready的检查是线程安全的。
使用while循环检查resource_ready，如果资源未准备好，调用pthread_cond_wait等待条件变量。pthread_cond_wait会自动释放互斥锁，使其他线程可以修改资源状态，当条件变量被通知时，pthread_cond_wait重新获取互斥锁并返回。
释放互斥锁后，工作线程可以安全地使用资源。

主线程函数

int main() {
    pthread_t worker[3];
    int i, ret;

    // 初始化互斥锁和条件变量
    pthread_mutex_init(&resource_mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&resource_cond, NULL);

    // 初始化资源
    file_descriptor = open("test.txt", O_RDONLY);
    if (file_descriptor == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    allocated_memory = malloc(1024);
    if (allocated_memory == NULL) {
        perror("malloc");
        close(file_descriptor);
        return 1;
    }

    // 创建工作线程
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        ret = pthread_create(&worker[i], NULL, worker_thread, NULL);
        if (ret != 0) {
            perror("pthread_create");
            free(allocated_memory);
            close(file_descriptor);
            return 1;
        }
    }

    // 标记资源已准备好
    pthread_mutex_lock(&resource_mutex);
    resource_ready = 1;
    pthread_cond_broadcast(&resource_cond);
    pthread_mutex_unlock(&resource_mutex);

    // 等待工作线程结束
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        ret = pthread_join(worker[i], NULL);
        if (ret != 0) {
            perror("pthread_join");
            // 如果某个工作线程崩溃，这里可以添加额外的错误处理逻辑
            // 例如尝试清理未完成的工作或标记资源为需要清理
        }
    }

    // 释放资源
    free(allocated_memory);
    close(file_descriptor);

    // 销毁互斥锁和条件变量
    pthread_mutex_destroy(&resource_mutex);
    pthread_cond_destroy(&resource_cond);

    return 0;
}

初始化互斥锁和条件变量。
初始化资源（打开文件、分配内存），并检查初始化是否成功，失败则进行相应的错误处理并释放已分配的资源。
创建多个工作线程，并检查创建是否成功，失败则进行相应的错误处理并释放已分配的资源。
使用互斥锁保护resource_ready变量，将其设置为1表示资源已准备好，并通过pthread_cond_broadcast通知所有等待的工作线程。
使用pthread_join等待所有工作线程结束。如果某个工作线程崩溃，pthread_join会返回错误，可以在错误处理中添加额外的清理逻辑。
工作线程结束后，释放资源（关闭文件描述符、释放内存）。
销毁互斥锁和条件变量。

通过以上代码逻辑，可以实现线程间的同步，确保资源在正确的时机被使用和释放，并且在异常情况下（如某个工作线程崩溃）也能尽量保证资源的正确回收。

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面试题：C语言Linux多线程创建中的线程同步与资源管理

知识考点

面试题答案

关键代码逻辑及解释