面试题：C语言中Linux多线程资源管理之互斥锁

Question

在Linux C语言多线程编程中，简述互斥锁的作用以及使用步骤。若多个线程同时访问共享资源，未正确使用互斥锁可能会出现什么问题？

Answer 1

互斥锁的作用

互斥锁（Mutex，即Mutual Exclusion的缩写）是一种特殊的二元信号量，主要用于线程同步。其作用是保证在同一时刻只有一个线程能够访问共享资源，以避免出现数据竞争和不一致的情况，确保共享资源的完整性和一致性。

使用步骤

1. 初始化互斥锁：在使用互斥锁之前，需要对其进行初始化。可以使用 pthread_mutex_init 函数来完成初始化。

   pthread_mutex_t mutex;
   int ret = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
   if (ret != 0) {
       // 处理初始化错误
   }
   

2. 加锁：当线程需要访问共享资源时，先调用 pthread_mutex_lock 函数对互斥锁进行加锁操作。如果互斥锁已经被其他线程锁住，调用线程将被阻塞，直到互斥锁被解锁。

   ret = pthread_mutex_lock(&mutex);
   if (ret != 0) {
       // 处理加锁错误
   }
   

3. 访问共享资源：加锁成功后，线程可以安全地访问共享资源。
4. 解锁：访问完共享资源后，调用 pthread_mutex_unlock 函数对互斥锁进行解锁操作，以便其他线程能够获取互斥锁并访问共享资源。

   ret = pthread_mutex_unlock(&mutex);
   if (ret != 0) {
       // 处理解锁错误
   }
   

5. 销毁互斥锁：在不再需要使用互斥锁时，调用 pthread_mutex_destroy 函数对互斥锁进行销毁。

   ret = pthread_mutex_destroy(&mutex);
   if (ret != 0) {
       // 处理销毁错误
   }
   

未正确使用互斥锁可能出现的问题

1. 数据竞争：多个线程同时访问和修改共享资源，导致最终的结果取决于线程执行的顺序，产生不可预测的错误。例如多个线程同时对一个计数器变量进行自增操作，可能会导致计数结果小于正确值。
2. 脏读：一个线程读取到了另一个线程未完全修改完成的共享数据，从而得到错误的数据。
3. 死锁：如果多个线程以不同的顺序获取多个互斥锁，可能会导致每个线程都持有一个锁并等待另一个线程持有的锁，从而形成死锁，所有线程都无法继续执行。