C语言如何使用mutex互斥锁正确实现多线程同步？

代码现存错误梳理 #

• 变量名拼写错误：结构体struct count定义的成员是no，但代码中全部误用为nr；循环判断条件写为N0_THREADS（数字0），实际宏定义是NO_THREADS（字母O）
• 语法错误：printf语句缺少参数分隔逗号，pthread_create调用第一个参数未传线程ID地址，且该行多了冗余右括号
• 缓冲区问题：printf输出末尾未加换行符，标准输出默认行缓冲，未触发刷新时会导致多个线程的输出内容粘连，看起来像竞态
• 互斥锁使用错误：加锁后未调用pthread_mutex_unlock释放锁，第一个线程持有锁后其余线程永远无法获取锁，是同步失效的核心原因
• 资源泄漏：malloc申请的struct count内存、初始化的互斥锁均未主动释放

互斥锁正确使用规范 #

互斥锁用于保护多线程并发访问的共享资源（本例中是标准输出stdout），必须遵循：

1. 进入临界区（访问共享资源的代码段）前加锁
2. 临界区操作完成后必须立即释放锁，否则其余线程会永久阻塞在加锁逻辑
3. 所有访问同一共享资源的线程都要遵守同一套加锁/解锁规则

修正后完整代码 #

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

#define MAX_RESOURCE 5
#define NO_THREADS 5
int res_available = MAX_RESOURCE;
pthread_mutex_t mtx;
struct count { int no; };

void *use_res(void *v) {
    // 进入临界区前加锁
    pthread_mutex_lock(&mtx);
    struct count *p = (struct count *) v;
    // 加\n触发行缓冲刷新，避免输出粘连
    printf("--thread no %d :\n", p->no);
    // 临界区操作完成立即释放锁
    pthread_mutex_unlock(&mtx);
    free(p); // 释放动态申请的内存，避免泄漏
    return NULL;
}

int main(){
    pthread_t thr[NO_THREADS];
    pthread_mutex_init(&mtx, NULL);
    for(int i=0; i<NO_THREADS; i++){
        struct count *c = malloc(sizeof(struct count));
        c->no = i;
        // 修正传参和语法错误
        pthread_create(&thr[i], NULL, use_res, c);
    }
    for(int i=0; i<NO_THREADS; i++) {
        pthread_join(thr[i], NULL);
    }
    pthread_mutex_destroy(&mtx); // 销毁互斥锁释放资源
    return 0;
}

修正后运行会按线程获取锁的顺序依次打印线程编号，不会出现输出乱序、竞态问题。

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