C语言边角料3：用纯软件来代替Mutex互斥锁-多线程

• 一、前言
• 二、Micha Hofri 算法
• 三、测试代码
• 四、总结

一、前言

在上一篇文章中，介绍了一种纯软件算法，用来实现临界区的保护功能，文章链接: C语言边角料2：用纯软件来代替Mutex互斥锁。

首先明确一下：如果利用操作系统提供的互斥锁可以实现我需要的功能，我肯定使用互斥锁，之所以介绍 Peterson 这个算法，主要是因为它比较有意思，很小巧，可以为我们带来一些“规范的”编程之外的一些想法。

后台也有一些小伙伴对这个算法发表了一些留言，只要有想法都非常好，就怕不去想。

其中有位朋友提到，这个算法只能用在 2 个线程中，是否有其他的类似算法，可以用在多线程中?

晚上下班后，我就花了点时间找到下面的这个算法，分享一下!

二、Micha Hofri 算法

这个算法我没有找到名字，暂且以作者的名字来称呼这个算法吧!

算法截图：

从算法的主体代码看，Hofri 算法主要是扩展了 Peterson 算法，都是使用 2 个全局变量数组来控制哪个线程可以进入临界区。

这个算法的论证比较复杂，都是一些数学方面的证明，文章在这里：Proof of a Mutual Exclusion Algorithm-- A `Class'ic Example， 1989 年发表，感兴趣的小伙伴可以自行去烧脑研究。

三、测试代码

// 线程操作的资源 
static int num = 0; 
 
// 创建 10 个线程 
#define THREAD_NUM      10 
 
// 这 2 个全局变量控制算法 
int flag[THREAD_NUM] = {0 }; 
int turn[THREAD_NUM - 1] = {0}; 
 
// 这是线程函数 
void *thread_routine(void *arg) 
{ 
    int index = *(int *)arg; 
 
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) // 线程循环次数 
    { 
        for (int j = 1; j < THREAD_NUM - 1; j++)  
        { 
            flag[index] = j; 
            turn[j] = index; 
    L: 
            for (int k = 1; k < THREAD_NUM; ++k) 
            { 
                if (k == index) continue; 
                if ((flag[k] >= j) && turn[j] == index) 
                    goto L; 
            } 
 
        } 
 
        flag[index] = THREAD_NUM; 
         
        // 关键代码段 
        num++; 
         
        flag[index] = 0; 
    } 
    return NULL; 
} 
 
void test() 
{ 
    // 用来传递线程的索引 
    int index[THREAD_NUM] = {0}; 
     
    创建多个线程，执行同一个函数 
    pthread_t t[THREAD_NUM]; 
    for (int i = 0; i < THREAD_NUM; ++i) 
    { 
        index[i] = i; 
        pthread_create(&t[i], NULL, thread_routine, &index[i]); 
    } 
} 

编译、执行，所有线程执行结束后，共享资源 num 变量可以得到正确的结果。

四、总结

还是重复一下文章开头说的话，这里的算法仅仅是说明它可以完成保护临界区的功能，但是在实际项目中，真心不建议这么来用，毕竟代码的可维护性是非常重要的!

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