以下是您提供的文本內容的排版整理版本。我已根據內容主題將其分為幾個主要部分（互斥鎖、信號量、死鎖、IPC進程間通信、管道操作），并使用清晰的結構組織信息：

• 代碼片段用代碼塊格式（指定語言為C）突出顯示。
• 函數定義和步驟使用有序列表整理。
• 關鍵概念用加粗或小標題強調。
• 整體結構基于邏輯順序優化，確保易讀性，但未修改原始內容含義。

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互斥鎖機制

互斥機制確保多線程中對臨界資源的排他性訪問（公共資源）。框架包括定義、初始化、加鎖、解鎖和銷毀步驟。

1. 定義互斥鎖：

   pthread_mutex_t mutex; // 互斥鎖類型變量
   

2. 初始化鎖：

   • 函數：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);
     • 功能：初始化已定義的互斥鎖。
     • 參數：
       • mutex：要初始化的互斥鎖指針。
       • attr：初始化屬性值，通常為NULL（表示默認鎖）。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。

3. 加鎖：

   • 函數：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
     • 功能：對指定代碼加鎖，加鎖后代碼為原子操作（其他線程無法訪問）。
     • 參數：mutex為互斥鎖指針。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。
     • 注意：如果鎖已被占用，則阻塞當前線程。

4. 解鎖：

   • 函數：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
     • 功能：解鎖指定互斥鎖。
     • 參數：mutex為互斥鎖指針。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。
     • 注意：加鎖和解鎖通常成對出現。

5. 銷毀鎖：

   • 函數：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
     • 功能：銷毀互斥鎖。
     • 參數：mutex為互斥鎖指針。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。

6. 非阻塞鎖（trylock）：

   • 函數：int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
     • 功能：類似加鎖，但不阻塞。
     • 參數：mutex為互斥鎖指針。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值（如EAGAIN）。
   • 注意：互斥鎖控制排他訪問，但不保證次序。

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信號量機制（Linux線程同步）

信號量用于線程或進程間同步，分類為：

• 無名信號量：線程間通信。
• 有名信號量：進程間通信。

框架包括定義、初始化、PV操作和銷毀。

1. 定義信號量：

   sem_t sem; // 信號量類型變量
   

2. 初始化信號量：

   • 函數：int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
     • 功能：初始化已定義的信號量。
     • 參數：
       • sem：信號量指針。
       • pshared：0表示線程間使用，非0表示進程間使用。
       • value：初始值（例如，二值信號量中，0表示阻塞，1表示通過）。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。

3. PV操作：

   • P操作（申請資源）：sem_wait(sem_t *sem);（功能：減少信號量值，如果值為0則阻塞）。
   • V操作（釋放資源）：sem_post(sem_t *sem);（功能：增加信號量值，喚醒等待線程）。
   • 注意：PV操作確保同步。

4. 銷毀信號量：

   • 函數：int sem_destroy(sem_t *sem);
     • 功能：銷毀信號量。
     • 參數：sem為信號量指針。
     • 返回值：成功返回0，失敗返回非零值。

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死鎖原因與必要條件

死鎖產生原因：

1. 系統資源不足。
2. 進程運行推進順序不合適。
3. 資源分配不當。

死鎖必要條件：

1. 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。
2. 請求與保持條件：進程因請求資源阻塞時，對已獲得資源保持不放。
3. 不剝奪條件：進程已獲得資源在未使用完前不能被強行剝奪。
4. 循環等待條件：若干進程形成頭尾相接的循環等待資源關系。

注意：如果資源充足，死鎖可能性低；否則易因爭奪資源發生。

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IPC進程間通信分類

IPC（Inter-Process Communicate）分為三大類：

1. 古老通信方式：

   • 無名管道。
   • 有名管道。
   • 信號（唯一異步通信方式）。

2. IPC對象通信（System V）：

   • 消息隊列（較少使用）。
   • 共享內存（最高效方式）。
   • 信號量集。

3. Socket通信：用于網絡通信。

特例：線程信號使用sem_init（POSIX標準）。

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管道操作（有名管道）

管道操作框架：打開、讀寫、關閉、卸載。

1. 打開有名管道：

   • 函數：int open(const char *pathname, int flags);
     • 注意：
       • 管道為半雙工模式，打開方式決定讀寫端。
       • 示例：

         int fd_read = open("./fifo", O_RDONLY); // 固定為讀端
         int fd_write = open("./fifo", O_WRONLY); // 固定為寫端
         

       • 禁止使用O_RDWR（讀寫模式）或O_CREAT（創建選項），管道創建需用mkfifo函數。

2. 管道讀寫：

   • 讀操作：read(fd_read, buff, sizeof(buff));
   • 寫操作：write(fd_write, buff, sizeof(buff));

3. 關閉管道：

   • 函數：close(fd);

4. 卸載管道：

   • 函數：int unlink(const char *pathname);
     • 功能：移除管道文件。