Linux 多线程编程：互斥锁 (Mutex) —— 给共享资源加上“安全锁” - 详解

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在上一篇博客中，我们见识了多线程“裸奔”（无同步机制）时导致的银行账户错误和打印乱码。为了解决这些问题，我们需要引入一种机制，保证同一时刻只有一个线程能访问共享资源。

这个机制就是互斥量（Mutex）。你可以把它想象成洗手间门上的锁：“有人占用，闲人免进”。

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一、 互斥锁的“使用说明书”

互斥锁本质上是一个结构体 pthread_mutex_t，但在逻辑上，我们可以把它看作一个初值为 1 的整数：

• 1 (Unlocked)：锁是空闲的，可以进。
• 0 (Locked)：锁被占用了，必须排队等待。

核心函数五件套

所有函数成功都返回 0，失败返回错误号。

1. 定义锁：pthread_mutex_t mutex; （通常定义为全局变量）
2. 初始化：pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
3. 加锁 (阻塞)：pthread_mutex_lock(&mutex);
   • 若是锁可用 (1)，减 1 变为 0，线程继续执行。
   • 若是锁被占 (0)，线程阻塞（挂起睡觉），直到锁被释放。
4. 解锁：pthread_mutex_unlock(&mutex);
   • 将锁的值加 1 变为 1，并唤醒阻塞在该锁上的线程。
5. 销毁：pthread_mutex_destroy(&mutex);

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二、 代码实战：拯救“打印乱码”

我们重写之前的“打印机”案例，这次加上互斥锁，确保 HELLO 和 world 能够完整输出，互不打断。

1. 代码示例 (mutex_print_fix.c)

#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>// 1. 定义全局互斥锁pthread_mutex_t mutex;void printer(const char *str) {// 3. 进入临界区前加锁// 拿到锁后，其他线程如果也想调 printer，就会卡在这一行等待pthread_mutex_lock(&mutex);while (*str != '\0') {putchar(*str);fflush(stdout);usleep(1000); // 即使在这里放弃CPU，因为持有锁，其他线程也进不来str++;}printf("\n");// 4. 离开临界区后解锁pthread_mutex_unlock(&mutex)