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C语言线程间共享指针

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下面是我对”C语言线程间共享指针”的完整使用攻略。

什么是线程间共享指针

线程间共享指针（Pointer Sharing Between Threads）是指多个线程可以通过指针引用同一个内存地址，在该地址上进行读写，从而实现共享数据。

一般情况下，一个进程内部的多个线程可以共享进程的内存空间，这就使得线程间共享指针变得可行。但是，如果多个进程之间要共享指针，就需要借助一些进程间通信的方式（例如共享内存）来实现。

如何在C语言中实现线程间共享指针

在C语言中，要实现线程间共享指针，常用的做法有以下两种：

1.使用线程锁（Thread Lock）

使用线程锁可以保证同一时间只有一个线程可以访问共享指针所指向的内存空间。在访问前，线程通过加锁操作获得访问权限，在访问完毕后再通过解锁释放访问权限。下面是一个加锁/解锁的示例代码：

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_func(void* arg)
{
  int* shared_ptr = (int*)arg;

  // 访问前加锁
  pthread_mutex_lock(&mutex);

  // 访问共享指针所指向的内存空间
  (*shared_ptr)++;

  // 访问后解锁
  pthread_mutex_unlock(&mutex);

  return NULL;
}

2.使用原子操作（Atomic Operations）

原子操作是指一种不可再分的、不可中断的操作。在多线程并发环境下，使用原子操作能够保证指令的执行不会被其他线程打断，从而保证操作的原子性。在C语言中，可以通过GCC内嵌汇编来实现原子操作。下面是一个原子操作的示例代码：

void* thread_func(void* arg)
{
  int* shared_ptr = (int*)arg;

  // 对共享指针所指向的内存空间进行原子操作
  __asm__ __volatile__(
    "lock; incl (%0)\n\t"   // 将(%0)中的值加1，其中(%0)表示共享指针的地址
    :                       // 输出部分为空
    : "r"(shared_ptr)       // 输入部分为共享指针的地址
    : "memory"              // 使用memory卡控保证内存中的值被正确更新
  );

  return NULL;
}

示例

下面给出一个使用线程锁的示例代码，代码中开启了两个线程，同时访问了一个共享指针所指向的内存空间。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int shared_counter = 0;

void* thread1_func(void* arg)
{
  for(int i = 0; i < 100000; ++i){
    // 访问前加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    // 访问共享指针所指向的内存空间
    shared_counter++;

    // 访问后解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }

  return NULL;
}

void* thread2_func(void* arg)
{
  for(int i = 0; i < 100000; ++i){
    // 访问前加锁
    pthread_mutex_lock(&mutex);

    // 访问共享指针所指向的内存空间
    shared_counter++;

    // 访问后解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }

  return NULL;
}

int main(){
  pthread_t thread1, thread2;
  pthread_create(&thread1, NULL, thread1_func, NULL);
  pthread_create(&thread2, NULL, thread2_func, NULL);
  pthread_join(thread1, NULL);
  pthread_join(thread2, NULL);
  printf("shared_counter: %d", shared_counter);
  return 0;
}

运行上述程序，输出结果为“shared_counter: 200000”，说明两个线程共享访问并正确更新了指针所指向的内存空间。

另外还可以使用原子操作来保证线程间共享指针的正确使用，这里就不再给出示例代码。

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