互斥

互斥量 (Mutex) 用于保证同一时刻只有一个线程进入临界区。它是最常见、最直接的同步原语，适合保护共享对象的一致性。

下文示例基于 <threads.h>；若目标工具链未提供该头文件，请把同一思路迁移到平台线程接口。

1. 生命周期

互斥量的典型流程是：mtx_init 初始化、mtx_lock 加锁、mtx_unlock 解锁、mtx_destroy 销毁。任何一条执行路径只要拿到锁，就必须保证最终释放。

#include <stdio.h>
#include <threads.h>

static mtx_t lock;
static int counter = 0;

int worker(void *arg) {
    (void)arg;
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
        mtx_lock(&lock);
        counter++;
        mtx_unlock(&lock);
    }
    return 0;
}

int main(void) {
    thrd_t t1, t2;

    if (mtx_init(&lock, mtx_plain) != thrd_success) {
        return 1;
    }

    thrd_create(&t1, worker, NULL);
    thrd_create(&t2, worker, NULL);
    thrd_join(t1, NULL);
    thrd_join(t2, NULL);

    printf("counter = %d\n", counter);
    mtx_destroy(&lock);
    return 0;
}

可能的输出（示例）：

bash

<输出与输入或平台相关，请以实际运行为准>

2. 易错点

忘记解锁会导致死锁；不同路径上以不一致顺序获取多个锁，会导致循环等待。并发代码出现“偶发卡死”时，首要检查点通常就是锁顺序与异常路径释放策略。

3. 实践建议

临界区应尽量短，只放必须受保护的读写；耗时操作放在锁外。这样既减少锁竞争，也降低把系统拖入阻塞链的概率。

4. 锁类型选择

mtx_init 的类型参数决定互斥量行为，例如普通锁、定时锁或递归锁。只有在确有语义需求时才使用更复杂类型；默认优先普通锁，通常更容易验证控制流和锁层级关系。

5. 锁顺序约定

当模块内存在多把锁时，建议固定全局获取顺序并写入文档。只要所有路径都遵守同一顺序，就能明显降低循环等待导致的死锁风险。

6. 失败路径上的解锁一致性

并发代码最容易出错的地方，不是“主路径忘了加锁”，而是失败路径忘了释放。若临界区中存在多个可能提前返回的分支，建议统一跳转到单一收尾出口，让加锁与解锁形成一一对应关系。

int update_shared(void) {
    int rc = -1;
    if (mtx_lock(&lock) != thrd_success) {
        return -1;
    }

    if (!ready()) {
        goto out_unlock;
    }

    rc = apply_change();

out_unlock:
    mtx_unlock(&lock);
    return rc;
}

运行结果：该代码块主要用于语法或结构说明，单独运行通常无终端输出。

7. 互斥与原子的职责分层

互斥适合保护“需要整体一致”的复合状态；原子更适合单个对象的并发读写与轻量同步。若一个状态包含多个字段且需要保持跨字段关系，优先使用互斥通常更容易证明正确性。只有当状态边界足够简单且性能收益明确时，再考虑把局部路径替换为原子方案。