C语言多线程编程-线程间通信

介绍

在C语言中，采用多线程编程，我们经常会遇到，线程之前需要同步数据，或者一个线程处理后的的数据，需要给另外一个线程进行处理，这就需要线程之间进行通讯，多线程间的通信和同步是通过操作系统提供的API实现的。下面是常见的线程间通信和同步机制：

1. 互斥量（Mutexes）：用于保护临界区，防止多个线程同时访问共享资源造成的数据不一致。POSIX线程库中的pthread_mutex_t类型可用于创建和管理互斥锁。

   pthread_mutex_t mutex;
   pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
   pthread_mutex_lock(&mutex);  // 进入临界区前加锁
   // 访问共享资源的代码
   pthread_mutex_unlock(&mutex);  // 退出临界区后解锁
   

2. 条件变量（Condition Variables）：配合互斥量使用，允许一个线程等待特定条件发生后再继续执行。例如，当队列为空时，生产者线程等待消费者线程发出通知。

   pthread_cond_t cond;
   pthread_mutex_t mutex;
   pthread_cond_init(&cond, NULL);
   pthread_mutex_lock(&mutex);
   while (queue_is_empty()) { // 检查条件
       pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 条件不满足则等待
   }
   // 条件满足，处理数据
   pthread_mutex_unlock(&mutex);
   

3. 信号量（Semaphores）：是一种更通用的同步原语，可以用来控制对有限资源的访问数量。POSIX中有sem_t类型的信号量。

   sem_t semaphore;
   sem_init(&semaphore, 0, MAX_THREADS); // 初始化信号量，设置最大并发数
   sem_wait(&semaphore);  // 请求资源，若资源不足则阻塞
   // 使用资源
   sem_post(&semaphore);  // 释放资源
   

4. 事件（Events or Binary Semaphores）：在Windows API中，事件对象可以用来指示某个状态的发生，线程可以等待这个状态改变。

   HANDLE event = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); // 创建手动重置事件，初始状态为未触发
   WaitForSingleObject(event, INFINITE); // 等待事件被触发
   SetEvent(event);  // 触发事件
   ResetEvent(event);  // 重置事件状态
   

5. 消息队列（Message Queues）：虽然不是所有C语言环境都支持，但在某些系统如Windows下，线程可以通过消息队列进行通信。一个线程向队列发送消息，另一个线程从队列接收并处理这些消息。

   // Windows API 示例
   PostThreadMessage(threadId, WM_USER, wParam, lParam); // 向指定线程的消息队列发送消息
   MSG msg;
   GetMessage(&msg, NULL, 0, 0); // 接收消息
   

6. 共享内存（Shared Memory）：虽然不是直接的通信方式，但通过全局或共享内存区域，不同线程可以交换数据。需要注意的是，即使使用了共享内存，也必须结合上述同步原语来保证操作的原子性和一致性。

总结

每种方法都有其适用场景，在实际编程中，在保证线程通讯的同时，也要保证通讯数据的一致性。