用C语言编写一个编程示例，用银行家算法实现3到4个并发进程，这些进程共享10个同类不可抢占资源的情况。包括如何设计资源申请、释放以及模拟整个过程的代码。同时，请详细解释银行家算法在此场景中的工作原理.

在C语言中，我们可以使用互斥量（mutex）、信号量（semaphore）和条件变量（condition variable）等同步原语来实现银行家算法。这里是一个简单的示例，展示了如何使用银行家算法来管理3到4个并发进程共享10个资源：

首先，我们需要包含必要的头文件并初始化相关数据结构：

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

#define MAX_PROCESSES 4
#define MAX_RESOURCES 10
sem_t resources[MAX_RESOURCES]; // 初始化每个资源为1
sem_t requests[MAX_RESOURCES]; // 请求资源的信号量
sem_t available[MAX_PROCESSES]; // 当前进程可用资源数
int allocation[MAX_PROCESSES][MAX_RESOURCES]; // 进程分配的资源

pthread_mutex_t process_lock; // 进程锁
pthread_cond_t resource_condition; // 资源可用通知
pthread_cond_t done_condition; // 工作完成通知
int global_done = 0; // 全局完成标志

接下来是银行家算法的核心部分：

void* banker_algorithm(void* arg) {
    int process_id = (int)arg;
    
    while (!global_done) {
        pthread_mutex_lock(&process_lock);
        
        if (can_allocate(allocation, process_id)) { // 验证是否可以分配资源
            int request = allocate_resources(process_id); // 分配资源
            
            // 更新全局资源和进程状态
            update_allocation(process_id, request);
            
            pthread_cond_signal(&resource_condition); // 唤醒等待的进程
        } else {
            pthread_cond_wait(&resource_condition, &process_lock); // 如果不能分配，等待
        }
        
        pthread_mutex_unlock(&process_lock);
        
        // 在这里模拟进程执行逻辑
        simulate_process();
        
        pthread_mutex_lock(&process_lock);
        
        free_resources(process_id); // 释放所有资源
        global_done++; // 完成任务
        
        pthread_cond_signal(&done_condition); // 告诉其他进程已完成
        pthread_cond_signal(&available[process_id]); // 自己也可以请求更多资源
        
        pthread_mutex_unlock(&process_lock);
    }
}

bool can_allocate(int** allocation, int process_id) {
    // 验算是否有足够的剩余资源供进程分配
    for (int i = 0; i < MAX_RESOURCES; i++) {
        if (resources[i] > 0 && allocation[process_id][i] == 0) {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

// 其他辅助函数，如allocate_resources(), update_allocation(), simulate_process() 和 free_resources()

`banker_algorithm` 函数负责管理和分配资源，`can_allocate` 函数检查当前是否有足够资源可供进程分配。如果能满足安全条件（即不会导致死锁），则会唤醒等待的进程。

当所有进程都完成时，`global_done` 变量会被置1，然后唤醒所有进程。这样，银行家算法确保了系统的安全性，避免了死锁的发生。