面试题：C语言指针数组在网络通信项目中的应用

1. 设计数据结构

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

// 定义客户端信息结构体
typedef struct {
    int sockfd;
    char ip[16];
    int port;
} ClientInfo;

// 定义指针数组管理客户端连接
#define MAX_CLIENTS 100
ClientInfo* clientArray[MAX_CLIENTS];
int clientCount = 0;

// 互斥锁
pthread_mutex_t mutex;

2. 添加新客户端连接

void addClient(int sockfd, const char* ip, int port) {
    if (clientCount >= MAX_CLIENTS) {
        printf("客户端已满，无法添加新客户端\n");
        return;
    }
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    ClientInfo* newClient = (ClientInfo*)malloc(sizeof(ClientInfo));
    newClient->sockfd = sockfd;
    strcpy(newClient->ip, ip);
    newClient->port = port;
    clientArray[clientCount++] = newClient;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

3. 删除指定客户端连接

void removeClient(int sockfd) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    for (int i = 0; i < clientCount; i++) {
        if (clientArray[i]->sockfd == sockfd) {
            free(clientArray[i]);
            for (int j = i; j < clientCount - 1; j++) {
                clientArray[j] = clientArray[j + 1];
            }
            clientCount--;
            break;
        }
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

4. 遍历所有客户端信息

void traverseClients() {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    for (int i = 0; i < clientCount; i++) {
        printf("客户端 %d: sockfd = %d, IP = %s, 端口 = %d\n",
               i + 1, clientArray[i]->sockfd, clientArray[i]->ip, clientArray[i]->port);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

5. 多线程环境下保证线程安全性

在多线程环境下，通过使用互斥锁（pthread_mutex_t）来保证对指针数组操作的线程安全性。在对clientArray进行添加（addClient）、删除（removeClient）和遍历（traverseClients）操作前，先加锁（pthread_mutex_lock），操作完成后解锁（pthread_mutex_unlock）。这样可以防止多个线程同时对指针数组进行操作，避免数据竞争和不一致问题。

在实际应用中，还可以考虑使用读写锁（pthread_rwlock_t），如果遍历操作频繁而添加和删除操作较少，可以在读操作时使用读锁（允许多个线程同时读），在写操作（添加和删除）时使用写锁（只允许一个线程写），以提高并发性能。

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