我們知道，線程間同步有多種方式，比如：信号量、互斥量、讀寫鎖，等等。那程序間如何實作同步呢？本文介紹兩種方式：互斥量和檔案鎖。
##互斥量mutex
我們已經知道了互斥量可以用于線上程間同步，但實際上，互斥量也可以用于程序間的同步。為了達到這一目的，可以在pthread_mutex_init初始化之前，修改其屬性為程序間共享。mutex的屬性修改函數主要有以下幾個：
主要應用函數：
pthread_mutexattr_t mattr 類型： 用于定義互斥量的屬性 pthread_mutexattr_init函數：初始化一個mutex屬性對象 pthread_mutexattr_destroy函數：銷毀mutex屬性對象 (而非銷毀鎖) pthread_mutexattr_setpshared函數：修改mutex屬性。
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
我們重點看第二個參數：pshared，它有以下兩個取值：
線程鎖：PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的預設屬性即為線程鎖，程序間私有)
程序鎖：PTHREAD_PROCESS_SHARED
要想實作程序間同步，需要将mutex的屬性改為PTHREAD_PROCESS_SHARED。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/wait.h>
struct mt {
int num;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutexattr_t mutexattr;
};
int main(void)
{
int i;
struct mt *mm;
pid_t pid;
mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_ANON, -1, 0);
memset(mm, 0, sizeof(*mm));
pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr); //初始化mutex屬性對象
pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED); //修改屬性為程序間共享
pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr); //初始化一把mutex瑣
pid = fork();
if (pid == 0) {
for (i = 0; i < 10; i++) {
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mm->mutex);
(mm->num)++;
pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);
printf("-child----------num++ %d\n", mm->num);
}
} else if (pid > 0) {
for ( i = 0; i < 10; i++) {
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mm->mutex);
mm->num += 2;
pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);
printf("-------parent---num+=2 %d\n", mm->num);
}
wait(NULL);
}
pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr); //銷毀mutex屬性對象
pthread_mutex_destroy(&mm->mutex); //銷毀mutex
munmap(mm,sizeof(*mm)); //釋放映射區
return 0;
}
##檔案鎖
顧名思義，就是通過檔案實作鎖機制。具體來講，是通過借助 fcntl函數來實作鎖機制。當操作檔案的程序沒有獲得鎖時，雖然可以打開檔案，但無法對檔案執行執行read、write操作。
###fcntl函數：
函數原型： int fcntl(int fd, int cmd, ... );
函數作用： 擷取、設定檔案通路控制屬性。
參數介紹： 參數cmd有以下取值： F_SETLK (struct flock *)設定檔案鎖（trylock） F_SETLKW (struct flock *) 設定檔案鎖（lock）W --> wait F_GETLK (struct flock *)擷取檔案鎖 資料類型flock原型如下： struct flock { ... short l_type; 鎖的類型：F_RDLCK 、F_WRLCK 、F_UNLCK short l_whence; 偏移位置：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END off_t l_start; 起始偏移：1000 off_t l_len; 長度：0表示整個檔案加鎖 pid_t l_pid; 持有該鎖的程序ID：(F_GETLK only) ... };
###程序間檔案鎖示例
多個程序對加鎖檔案進行通路：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
void sys_err(char *str)
{
perror(str);
exit(1);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
struct flock f_lock;
if (argc < 2) {
printf("./a.out filename\n");
exit(1);
}
if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) < 0)
sys_err("open");
f_lock.l_type = F_WRLCK; /*選用寫瑣*/
// f_lock.l_type = F_RDLCK; /*選用讀瑣*/
f_lock.l_whence = SEEK_SET;
f_lock.l_start = 0;
f_lock.l_len = 0; /* 0表示整個檔案加鎖 */
fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);
printf("get flock\n");
sleep(10);
f_lock.l_type = F_UNLCK;
fcntl(fd, F_SETLKW, &f_lock);
printf("un flock\n");
close(fd);
return 0;
}
檔案鎖類似于讀寫鎖，依然遵循“讀共享、寫獨占”特性。但是，如果程序不加鎖直接操作檔案，依然可通路成功，但資料勢必會出現混亂。
既然檔案鎖可用應用在程序中，那在多線程中，可以使用檔案鎖嗎？
答案是不行的。因為多線程間共享檔案描述符，而給檔案加鎖，是通過修改檔案描述符所指向的檔案結構體中的成員變量來實作的。是以，多線程中無法使用檔案鎖。
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