面试题：C语言中Linux线程同步之互斥锁问题

Question

在Linux环境下使用C语言编程，简述互斥锁的作用以及如何使用互斥锁来同步线程。请给出简单的代码示例，包含初始化、加锁、解锁和销毁互斥锁的过程。

Answer 1

互斥锁的作用

互斥锁（Mutex，即Mutual Exclusion的缩写）是一种同步原语，用于保护共享资源，确保在同一时间只有一个线程能够访问该资源，从而避免多个线程同时访问共享资源导致的数据竞争和不一致问题。

使用互斥锁同步线程的步骤

1. 初始化互斥锁：使用pthread_mutex_init函数对互斥锁进行初始化。
2. 加锁：在线程访问共享资源前，使用pthread_mutex_lock函数获取互斥锁，若互斥锁已被其他线程持有，则当前线程会被阻塞，直到获取到互斥锁。
3. 解锁：在访问完共享资源后，使用pthread_mutex_unlock函数释放互斥锁，允许其他线程获取互斥锁访问共享资源。
4. 销毁互斥锁：当不再需要使用互斥锁时，使用pthread_mutex_destroy函数销毁互斥锁，释放相关资源。

代码示例

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

// 共享资源
int shared_variable = 0;
// 互斥锁
pthread_mutex_t mutex;

// 线程执行函数
void* increment(void* arg) {
    // 加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    shared_variable++;
    printf("Thread incremented shared_variable to %d\n", shared_variable);
    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread1, thread2;

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

    // 创建线程
    pthread_create(&thread1, NULL, increment, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, increment, NULL);

    // 等待线程结束
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    // 销毁互斥锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    return 0;
}