linux_进程锁与文件锁-pthread_mutexattr_init函数-pthread_mutexattr

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接上一篇：linux_信号量函数系列-信号量实现生产者消费者模型-sem_init函数-sem_wait函数-sem_post函数-sem_trywait函数

今天来分析进程锁和线程锁，进程锁需要用到pthread_mutexattr_init函数、pthread_mutexattr_destroy函数、pthread_mutexattr_setpshared函数，而文件锁则需要用到fcntl函数，话不多说，开始上菜：

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1.互斥量mutex–进程锁

进程间也可以使用互斥锁，来达到同步的目的。但应在pthread_mutex_init初始化之前，修改其属性为进程间共享。mutex的属性修改函数主要有以下几个。
pthread_mutexattr_t mattr 类型：用于定义mutex锁的【属性】

1.1.pthread_mutexattr_init函数

函数作用：
初始化一个mutex属性对象。
头文件：
#include <pthread.h>
函数原型：
int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *attr);
函数参数：
attr：需要初始化的mutex属性对象
返回值：
成功：返回0；
失败：返回非0。
注意：

1.2.pthread_mutexattr_destroy函数

函数作用：
销毁mutex属性对象 (而非销毁锁)。
头文件：
#include <pthread.h>
函数原型：
int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *attr);
函数参数：
attr：需要销毁的mutex属性对象
返回值：
成功：返回0；
失败：返回非0
注意：

1.3.pthread_mutexattr_setpshared函数

函数作用：
修改mutex属性。
头文件：
#include <pthread.h>
函数原型：
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *attr, int pshared);
函数参数：
attr：mutex属性对象
pshared：可设置为进程锁还是线程锁
线程锁取值：PTHREAD_PROCESS_PRIVATE (mutex的默认属性即为线程锁，进程间私有)
进程锁取值：PTHREAD_PROCESS_SHARED
返回值：
成功：返回0；
失败：返回非0

1.4.进程间mutex示例

进程间使用mutex来实现同步，代码如下：

#include <fcntl.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 fd, i;
    struct mt *mm;
    pid_t pid;

    fd = open("mt_test", O_CREAT | O_RDWR, 0777);
    ftruncate(fd, sizeof(*mm));
    mm = mmap(NULL, sizeof(*mm), PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    close(fd);
    unlink("mt_test");
    memset(mm, 0, sizeof(*mm));

    pthread_mutexattr_init(&mm->mutexattr);                                  //初始化mutex属性对象
    pthread_mutexattr_setpshared(&mm->mutexattr, PTHREAD_PROCESS_SHARED);    //修改属性为进程间共享
    pthread_mutex_init(&mm->mutex, &mm->mutexattr);                          //初始化一把mutex琐

    pid = fork();//创建子进程
	if (pid == 0) 
	{
	//子进程
        for (i = 0; i < 15; i++) 
		{
            pthread_mutex_lock(&mm->mutex);//加锁
            (mm->num)++;//修改共享资源
            printf("-child----num++   %d\n", mm->num);
            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);//解锁
            sleep(1);
        }
	} 
	else if (pid > 0)
	 {
        for ( i = 0; i < 15; i++) 
		{
            sleep(1);
            pthread_mutex_lock(&mm->mutex);//加锁
            mm->num += 2;//修改共享资源
            printf("-parent---num+=2  %d\n", mm->num);
            pthread_mutex_unlock(&mm->mutex);//解锁
        }
        wait(NULL);//等待回收子进程
    }

    pthread_mutexattr_destroy(&mm->mutexattr);          //销毁mutex属性对象
    pthread_mutex_destroy(&mm->mutex);                //销毁mutex
    munmap(mm,sizeof(*mm));                          //释放映射区
    return 0;
}

2.文件锁

借助 fcntl函数来实现锁机制。操作文件的进程没有获得锁时，可以打开，但无法执行read、write操作。
fcntl函数：获取、设置文件访问控制属性。
int fcntl(int fd, int cmd, … /* arg */ );
参2：
F_SETLK (struct flock *) 设置文件锁（trylock）
F_SETLKW (struct flock *) 设置文件锁（lock）W --> wait
F_GETLK (struct flock *) 获取文件锁
参3：
struct flock {
…
short l_type; 锁的类型：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; 长度：0表示整个文件加锁
pid_t l_pid; 持有该锁的进程ID：(F_GETLK only)
…
};

2.1.进程间文件锁示例

多个进程对加锁文件进行访问，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.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;        /*选用写琐*/
    f_lock.l_type = F_RDLCK;          /*选用读琐*/ 

    f_lock.l_whence = SEEK_SET;
    f_lock.l_start = 0;
    f_lock.l_len = 0;               /* 0表示整个文件加锁 */

    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;
}