操作共享counter的两个循环线程如何同步避免死循环？

• 共享变量counter的判断逻辑未放在锁保护范围内，存在竞态条件：当counter值为1时，两个线程都可能先在锁外判断counter != 0为真，进入循环块。其中一个线程先拿到锁将counter减为0后释放锁，另一个线程拿到锁后会继续将counter减为-1，后续判断counter != 0永远为真，程序陷入死循环。
• 示例代码中counter初始值写错，需求是初始值为100，代码中写为int counter = 0，会导致线程直接不进入执行逻辑。

调整循环逻辑，将counter的判断和修改操作全部放在锁的保护范围内，避免竞态问题，修改后代码如下：

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

int counter = 100; // 修正初始值为100
pthread_mutex_t counter_mutex;

void *Thread1(void *vargs)
{
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&counter_mutex);
        // 所有对counter的读写操作都在持有锁时执行
        if (counter == 0) {
            pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
            break;
        }
        counter--;
        pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
    }

    sleep(1);
    printf("Completed Thread1\n");
    return NULL;
}

void *Thread2(void *vargs)
{
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&counter_mutex);
        if (counter == 0) {
            pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
            break;
        }
        counter--;
        pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
    }

    sleep(1);
    printf("Completed Thread2\n");
    return NULL;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid[2];

    // 初始化互斥锁
    pthread_mutex_init(&counter_mutex, NULL);

    // 创建工作线程
    pthread_create(&tid[0], NULL, Thread1, NULL);
    pthread_create(&tid[1], NULL, Thread2, NULL);

    // 等待工作线程终止
    pthread_join(tid[0], NULL);
    pthread_join(tid[1], NULL);
    
    // 打印最终counter值
    printf("Counter is %d\n", counter);

    // 销毁互斥锁避免资源泄漏
    pthread_mutex_destroy(&counter_mutex);
    return 0;
}

pthread_mutex 相关的锁操作自带内存屏障语义，能够保证共享变量在多线程间的可见性，不需要额外添加volatile关键字修饰counter。修改后程序运行时两个线程都会在counter减到0后正常退出，不会出现死循环问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tony Hoan Trinh