Linux 中 POSIX 互斥信号量(互斥锁)的使用

一、互斥锁的介绍

在Linux系统中，特别是在ARM架构的嵌入式系统中，互斥量（Mutex）用于保护共享资源不被多个线程或任务同时访问，从而防止数据竞争和不一致性。
POSIX 互斥信号量的类型为 pthread_mutex_t。使用时需要定义一个 pthread_mutex_t 类型的变量，如：

pthread_mutex_t mutex;

二、使用方法

互斥量是一个对象，它可以被锁定（locked）和解锁（unlocked）。当一个线程或任务锁定了一个互斥量时，其他任何试图锁定该互斥量的线程或任务都将被阻塞，直到该互斥量被解锁。
①初始化：在使用互斥量之前，必须对其进行初始化。这通常是通过调用一个特定的函数（如pthread_mutex_init）来完成的。
②锁定与解锁：当线程或任务需要访问共享资源时，它应该首先锁定互斥量，使用pthread_mutex_lock 函数，如果互斥量已经被另一个线程或任务锁定，则当前线程或任务将被阻塞，直到互斥量被解锁。访问完共享资源后，线程或任务应该解锁互斥量，使用 pthread_mutex_unlock 函数，以便其他线程或任务可以访问它。
③销毁：当不再需要互斥量时，应该销毁它，以释放与之关联的资源。这通常是通过调用一个特定的函数（如pthread_mutex_destroy）来完成的。
④类型：在POSIX线程（pthreads）库中，有两种主要的互斥量类型，分别是正常互斥量（normal mutex）和递归互斥量（recursive mutex）。正常互斥量不允许同一个线程多次锁定它，而递归互斥量则允许。
一个 POSIX 互斥信号量使用以前必须首先进行初始化，可以把 mutex 初始值设置为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER（静态初始化），也可以调用 pthread_mutex_init 函数进行动态初始化。
线程如果需要等待一个互斥信号量，可以调用pthread_mutex_lock 函数。释放一个互斥信号量使用 pthread_mutex_unlock 函数。
当一个互斥信号量使用完毕后，应该调用 pthread_mutex_destroy 函数将其删除。需要注意的是，如果试图再次使用一个被删除的信号量，将出现未知的错误。
在这里插入图片描述

三、测试代码

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <pthread.h>  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>// 定义一个全局变量作为共享资源  
int counter = 0;  // 定义一个互斥量用于保护counter  
pthread_mutex_t mutex;  // 无参 线程函数，用于增加counter的值  
/*
void* increment_counter(void* arg) {  pid_t		pid;pthread_t	tid;pid = getpid();tid = pthread_self();for (int i = 0; i < 5; i++) {  // 锁定互斥量  pthread_mutex_lock(&mutex); counter++;  printf("pid %lu tid %lu (0x%lx)\n", (unsigned long)pid,(unsigned long)tid, (unsigned long)tid);printf("counter = %d\r\n",counter); // 解锁互斥量  pthread_mutex_unlock(&mutex);  }  return NULL;  
}  
*/// 有参 线程函数，用于增加counter的值
void* increment_counter(void* arg) { int tmp = *(int *)arg; for (int i = 0; i < 5; i++) {  // 锁定互斥量  pthread_mutex_lock(&mutex); counter++;  printf("num = %d \r\n",tmp);printf("counter = %d \r\n",counter); // 解锁互斥量  pthread_mutex_unlock(&mutex);  }  return NULL;  
} int main() {  // 初始化互斥量  pthread_mutex_init(&mutex, NULL);  // 创建两个线程，每个线程都会增加counter的值  pthread_t thread1, thread2;  //无参//pthread_create(&thread1, NULL, increment_counter, NULL);  //pthread_create(&thread2, NULL, increment_counter, NULL);  //有参 int num1=1;int num2=2;pthread_create(&thread1, NULL, increment_counter, &num1);  pthread_create(&thread2, NULL, increment_counter, &num2);  // 等待两个线程完成  pthread_join(thread1, NULL);  pthread_join(thread2, NULL);  // 打印最终的counter值（应该是10）  printf("Final counter value: %d\n", counter);  // 销毁互斥量  pthread_mutex_destroy(&mutex);  return 0;  
}

测试结果，如下：
在这里插入图片描述