linux线程 static

基础概念

在Linux操作系统中，线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。线程是独立调度和分派的基本单位，它可以为操作系统内核调度的内核线程，如Win32线程；由用户进程自行调度的用户线程，如Linux平台的POSIX Thread；或者由内核与用户进程，如Windows 7的线程，进行混合调度。

static关键字在C/C++编程语言中用于声明变量或函数。当static用于全局变量或函数时，它限制了该变量或函数的链接范围，使其仅在定义它的文件内可见。对于局部变量，static关键字使得该变量在程序执行期间只被初始化一次，并且在函数调用之间保持其值。

类型

静态全局变量：在文件作用域声明的静态变量，仅在定义它的文件内可见。
静态局部变量：在函数内部声明的静态变量，函数调用之间保持其值。
静态函数：在文件作用域声明的静态函数，仅在定义它的文件内可见。

应用场景

单例模式：静态成员函数和静态数据成员可以用来实现单例模式，确保一个类只有一个实例。
工具函数：静态函数可以用作内部工具函数，只在特定文件中使用，不对外暴露接口。
计数器：静态局部变量可以用作计数器，记录函数被调用的次数。

示例代码

// 静态全局变量示例
static int global_counter = 0;

void increment_global_counter() {
    global_counter++;
}

// 静态局部变量示例
void increment_local_counter() {
    static int local_counter = 0;
    local_counter++;
    printf("Local counter: %d\n", local_counter);
}

// 静态函数示例
static void private_function() {
    printf("This is a private function.\n");
}

int main() {
    increment_global_counter();
    increment_local_counter();
    increment_local_counter();
    private_function(); // 只能在定义它的文件中调用
    return 0;
}

遇到的问题及解决方法

问题：在多线程环境中使用静态局部变量时，可能会遇到数据竞争问题。

原因：多个线程可能同时访问和修改同一个静态局部变量，导致不可预测的结果。

解决方法：

使用互斥锁：在访问静态局部变量时使用互斥锁进行同步。

#include <pthread.h>

void* thread_func(void* arg) {
    static int shared_variable = 0;
    static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

    pthread_mutex_lock(&mutex);
    shared_variable++;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

    return NULL;
}

使用原子操作：对于简单的整数操作，可以使用原子操作来避免数据竞争。

#include <stdatomic.h>

void* thread_func(void* arg) {
    static atomic_int shared_variable = ATOMIC_VAR_INIT(0);

    atomic_fetch_add(&shared_variable, 1);

    return NULL;
}

通过以上方法，可以确保在多线程环境中安全地使用静态局部变量。