互斥体如何防止多线程编程中的竞争条件？

互斥量概念：简化教程

互斥量是互斥锁的缩写，可防止多个线程同时访问共享资源。要了解它们的工作原理，请考虑一个类比：

电话亭示例

想象一个带有门把手的电话亭。人们（线程）排队使用电话，但只有抓住门把手的人才能使用。一旦他们放手，另一个人就可以轮到他们了。

在这个类比中：

• 每个人代表一个线程。
• 门把手代表互斥体。
• 握住门把手代表锁定互斥体。
• 使用手机代表执行受保护的代码.

互斥逻辑

线程通过调用 pthread_mutex_lock(&mutex) 获取互斥锁。这将代码区域标记为该线程独占。

一旦线程完成执行该代码，它就会通过调用 pthread_mutex_unlock(&mutex) 来释放锁。这向其他线程发出信号，表明它们现在可以获取锁并执行受保护的代码。

简单互斥示例

以下 C 11 代码说明了互斥概念：

#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;
}

在此示例中，三个线程（人）尝试使用共享资源（电话）。互斥锁确保一次只有一个线程可以访问资源。

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