Linux 原子锁 应用层

### Linux 应用层原子锁实现与使用

在 Linux 环境下，应用层可以利用多种机制来实现原子操作和同步控制。对于多线程编程中的互斥访问共享资源问题，通常会采用原子指令集以及高级库函数。

#### 使用 GCC 内置函数实现原子锁

GCC 提供了一系列内置函数用于执行硬件级别的原子操作，这些函数可以直接编译成对应的机器码，在单处理器或多处理器环境中都能保证原子性：

#include <stdatomic.h>
#include <pthread.h>

// 定义一个全局的原子标志位变量
atomic_flag lock = ATOMIC_FLAG_INIT;

void critical_section() {
    while (atomic_flag_test_and_set(&lock)) { // 测试并设置锁
        ; // 自旋等待直到获取到锁
    }
    
    // 执行临界区代码
    
    atomic_flag_clear(&lock); // 清除锁标记
}

上述代码展示了基于 `ATOMIC_FLAG` 的自旋锁实现方式[^1]。当多个线程尝试进入同一个临界区时，只有一个能够成功获得锁而继续运行；其他则会在循环体内不断检测直至前序持有者释放锁为止。

#### 利用 POSIX 线程库（pthreads）

除了直接调用底层原语外，更推荐的方式是在应用程序开发过程中借助成熟的 pthreads 接口完成加解锁逻辑封装：

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
int shared_resource;

void* thread_function(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    
    // 访问或修改shared_resource
    
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    return NULL;
}

int main(){
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    
    /* 创建新线程 */
    
    pthread_exit(NULL);
}

这里通过初始化互斥量对象 `pthread_mutex_t` 来保护对公共资源的操作权限，并且在线程启动前后分别调用了锁定/解锁接口确保每次仅有一个活动单元能触及受控区域内的数据项[^2]。