C語言句柄的線程安全訪問

在C語言中，句柄通常用于表示資源，如文件、網絡連接等。線程安全訪問意味著在多線程環境下，對句柄的操作不會導致數據競爭、死鎖或其他并發問題。為了實現線程安全的句柄訪問，可以采取以下幾種策略：

1. 同步原語：使用互斥鎖（mutex）、信號量（semaphore）等同步原語來保護對句柄的訪問。當一個線程需要訪問句柄時，它必須首先獲取鎖。如果鎖已被其他線程持有，則該線程將被阻塞，直到鎖被釋放。

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

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int handle = 0;

void *thread_func(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    // 訪問句柄的操作
    handle++;
    printf("Handle: %d\n", handle);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    return 0;
}

2. 使用原子操作：原子操作是一種不可中斷的操作，它可以確保在多線程環境下對句柄的訪問不會被其他線程干擾。C語言提供了一組原子操作函數，如pthread_atomic_add()等。

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

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int handle = 0;

void *thread_func(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&lock);
    // 使用原子操作訪問句柄
    int prev_handle = pthread_atomic_add(&handle, 1);
    printf("Handle: %d\n", prev_handle);
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    return 0;
}

3. 使用線程局部存儲（Thread Local Storage，TLS）：TLS允許每個線程擁有自己的變量副本，從而避免對共享資源的競爭。在C語言中，可以使用__thread關鍵字或pthread_key_create()函數創建TLS變量。

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

__thread int handle = 0;

void *thread_func(void *arg) {
    // 訪問線程局部存儲的句柄
    handle++;
    printf("Handle: %d\n", handle);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[10];
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, NULL);
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    return 0;
}

請注意，這些策略并非互斥的，可以根據實際需求組合使用。在實際應用中，還需要考慮其他因素，如性能、可維護性等。