关于在main()外及其他.c文件中使用mutexes与semaphores的初始化销毁位置咨询

首先明确：绝对不能在每个自定义函数内重复调用初始化和销毁函数，这种写法完全错误，原因如下：

1. 重复初始化已处于初始化状态的互斥锁/信号量属于未定义行为，可能直接导致程序崩溃或死锁。
2. 销毁同步对象后，后续再对其进行加锁/等待操作同样是未定义行为，会引发不可预测的问题。
3. 每个函数内初始化的同步对象是独立实例，根本无法实现跨线程的同步效果。

正确的调用时机与方式 #

互斥锁和信号量是全局生命周期的同步工具，必须遵循「所有线程启动前初始化，所有线程结束后销毁」的原则，具体实现分两种场景：

场景1：动态初始化（推荐，兼容性更强）

在自定义函数所在的.c文件中定义全局同步对象，再提供专门的初始化/销毁函数，由main()函数在合适时机调用：

// custom.c
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

// 全局同步对象，供所有自定义函数共享
pthread_mutex_t g_sync_mutex;
sem_t g_sync_sem;

// 初始化同步对象的函数，需在所有线程创建前调用
void sync_init() {
    // 初始化互斥锁，使用默认属性
    pthread_mutex_init(&g_sync_mutex, NULL);
    // 初始化信号量：第二个参数0表示线程间共享，第三个参数是初始值
    sem_init(&g_sync_sem, 0, 1);
}

// 销毁同步对象的函数，需在所有线程结束后调用
void sync_destroy() {
    pthread_mutex_destroy(&g_sync_mutex);
    sem_destroy(&g_sync_sem);
}

// 自定义函数，使用同步对象
void my_custom_func() {
    pthread_mutex_lock(&g_sync_mutex);
    // 临界区代码：需要互斥访问的逻辑
    pthread_mutex_unlock(&g_sync_mutex);

    sem_wait(&g_sync_sem);
    // 信号量保护的代码：控制并发访问数量的逻辑
    sem_post(&g_sync_sem);
}

对应的main()函数逻辑：

// main.c
#include "custom.h"
#include <pthread.h>

int main() {
    // 先初始化所有同步对象
    sync_init();

    // 创建工作线程，线程执行逻辑中会调用my_custom_func等函数
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_create(&thread1, NULL, (void*)my_custom_func, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, (void*)my_custom_func, NULL);

    // 等待所有线程执行完毕
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);

    // 最后销毁同步对象
    sync_destroy();
    return 0;
}

场景2：静态初始化（仅互斥锁适用）

互斥锁支持通过宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER进行静态初始化，无需调用pthread_mutex_init，但销毁仍需在所有线程结束后执行：

// custom.c
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

// 静态初始化互斥锁
pthread_mutex_t g_sync_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// 信号量仍需动态初始化
sem_t g_sync_sem;

void sync_init() {
    sem_init(&g_sync_sem, 0, 1);
}

void sync_destroy() {
    pthread_mutex_destroy(&g_sync_mutex);
    sem_destroy(&g_sync_sem);
}

// 自定义函数逻辑同上

补充说明 #

• 如果你尝试在.c文件顶部直接调用初始化函数（比如在全局作用域写pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL);），这是不允许的——全局作用域只能执行变量初始化，不能直接调用函数（C标准不支持）。
• 销毁操作必须等待所有使用同步对象的线程完全退出后再执行，否则会导致线程操作已销毁的对象，引发异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者DualisticDev