互斥體如何防止多執行緒程式設計中的競爭條件？

互斥概念：簡化教學

互斥量是互斥鎖的縮寫，可防止多個執行緒同時存取共享資源。要了解它們的工作原理，請考慮一個類比：

電話亭範例

想像一個有門把手的電話亭。人們（線程）排隊使用電話，但只有抓住門把手的人才能使用。一旦他們放手，另一個人就可以輪到他們了。

在這個類比中：

• 每個人代表一個線程。
• 門把手代表互斥。
• 握住門把代表鎖定互斥鎖。
• 使用手機代表執行受保護的代碼。

互斥邏輯

執行緒透過呼叫取得互斥鎖pthread_mutex_lock(&互斥體)。這將程式碼區域標記為該線程獨佔。

一旦執行緒完成執行該程式碼，它就會透過呼叫 pthread_mutex_unlock(&mutex) 來釋放鎖定。這向其他執行緒發出信號，表明它們現在可以獲得鎖並執行受保護的程式碼。

簡單互斥範例

以下C 11 程式碼說明了互斥概念：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex m;
int i = 0;

void makeACallFromPhoneBooth() {
    m.lock();  // Thread acquires lock on mutex (grabs door handle)
    std::cout << i << " Hello Wife" << std::endl;  // Protected code
    i++;  // No other thread can modify i while lock is held
    m.unlock();  // Thread releases lock (lets go of door handle)
}

int main() {
    std::thread man1(makeACallFromPhoneBooth);
    std::thread man2(makeACallFromPhoneBooth);
    std::thread man3(makeACallFromPhoneBooth);

    man1.join();
    man2.join();
    man3.join();
    return 0;
}

在此範例中，三個執行緒（人）嘗試使用共享資源（電話）。互斥鎖確保一次只有一個執行緒可以存取資源。

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