Linux下互斥量加锁与解锁操作的C代码实现

一、概述
在实际的软件程序中，由于代码量较大，函数之间的调用关系较为复杂，因此对于某些全局变量的操作要格外小心。在程序中，一般采用互斥量加锁的方式来保证对全局变量的操作的唯一性。
本文详细介绍了Linux下互斥量加锁与解锁操作的C代码实现，为相关的软件开发工作的开展提供了有益的参考。

二、加锁与解锁函数及时间结构体介绍
1.加锁函数pthread_mutex_timedlock
函数原型：int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime);
函数说明：pthread_mutex_timedlock函数用于将mutex表示的互斥量锁住，如果该互斥量已经上锁，那么该函数会一直等到该互斥量解锁，等待时长为abstime指定的时间。
函数返回值：返回0表示加锁成功，其它表示加锁失败。

2.解锁函数pthread_mutex_unlock
函数原型：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
函数说明：pthread_mutex_unlock函数用于将mutex表示的互斥量释放掉。
函数返回值：返回0表示加锁成功，其它表示加锁失败。

3.timespec结构体

struct timespec
{
    time_t  tv_sec;    /*second*/
    long    tv_nsec;   /*nanosecond*/
}

该结构体有两个成员变量：tv_sec表示秒，tv_nsec表示纳秒。

4.timeval结构体

struct timeval
{
    time_t      tv_sec;     /*seconds*/
    suseconds   tv_usec;    /*microseconds*/
}

该结构体有两个成员变量：tv_sec表示秒，tv_usec表示微秒。

三、C程序实现
本程序命名为“LockAndUnlock.c”，其中“MutexLock”为加锁函数，“MutexUnLock”为解锁函数。
具体代码如下：

/**********************************************************************
* 版权所有 (C)2015, Zhou Zhaoxiong。
*
* 文件名称：LockAndUnlock.c
* 文件标识：无
* 内容摘要：演示加锁与解锁函数的调用
* 其它说明：无
* 当前版本：V1.0
* 作    者：Zhou Zhaoxiong
* 完成日期：20150509
*
**********************************************************************/
#include <sys/time.h>
#include <pthread.h>

// 宏定义
#define LOCKTIMEOUT    5000       // 互斥量超时时长为5000毫秒

// 全局变量
pthread_mutex_t g_Mutex;

// 重定义数据类型
typedef signed   int    INT32;

// 函数声明
INT32 MutexLock();
INT32 MutexUnLock();
INT32 main();

/**********************************************************************
* 功能描述：主函数
* 输入参数：无
* 输出参数：无
* 返 回 值：无
* 其它说明：无
* 修改日期        版本号      修改人              修改内容
* ---------------------------------------------------------------
* 20150509        V1.0     Zhou Zhaoxiong          创建
***********************************************************************/
INT32 main()
{
    INT32 iRetCode = 0;

    iRetCode = MutexLock();      // 互斥量加锁
    if (iRetCode < 0)
    {
        printf("exec MutexLock failed!\n");
        return -1;
    }

    printf("--------------\n");
    printf("Add code here!\n");
    printf("--------------\n");

    iRetCode = MutexUnLock();   // 互斥量解锁
    if (iRetCode < 0)
    {
        printf("exec MutexUnLock failed!\n");
        return -1;
    }

    return 0;
}

/**********************************************************************
* 功能描述： 互斥量加锁
* 输入参数： 无
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 0-成功    -1-失败
* 其它说明： 无
* 修改日期      版本号       修改人        修改内容
* ------------------------------------------------------------------
* 20150509       V1.0     Zhou Zhaoxiong     创建
********************************************************************/
INT32 MutexLock()
{
    struct timeval  tCurrentTime;
    struct timespec tTimeout;

    INT32 iRetCode = 0;

    gettimeofday(&tCurrentTime, NULL);                              // 获取当前绝对时间
    tTimeout.tv_sec  = tCurrentTime.tv_sec + LOCKTIMEOUT/1000;      // 指定超时时间
    tTimeout.tv_nsec = tCurrentTime.tv_usec * 1000;

    iRetCode = pthread_mutex_timedlock(&g_Mutex, &tTimeout);
    if (iRetCode != 0)
    {
        printf("MutexLock: exec pthread_mutex_timedlock failed, RetCode=%d\n", iRetCode);
        return -1;
    }

    return 0;
}

/**********************************************************************
* 功能描述： 互斥量解锁
* 输入参数： 无
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 其它说明： 无
* 修改日期      版本号       修改人        修改内容
* ------------------------------------------------------------------
* 20150509       V1.0     Zhou Zhaoxiong     创建
********************************************************************/
INT32 MutexUnLock()
{
    INT32 iRetCode = 0;

    iRetCode = pthread_mutex_unlock(&g_Mutex);
    if (iRetCode != 0)
    {
        printf("MutexUnLock: exec pthread_mutex_unlock failed, RetCode=%d\n", iRetCode);
        return -1;
    }

    return 0;
}

四、文件编译及运行结果
在Linux下执行“gcc -g -pthread -o LockAndUnlock LockAndUnlock.c”或“gcc LockAndUnlock.c -o LockAndUnlock -lpthread”命令，生成“LockAndUnlock”。然后再执行“LockAndUnlock”命令，程序运行结果如下：

--------------
Add code here!
--------------

五、总结
本文给出了Linux下互斥量加锁与解锁操作的C代码实现。程序中的“MutexLock”和“MutexUnLock”函数可作为API供其它需要进行类似操作的程序调用。