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面试题分享-多线程顺序打印奇偶数

news 来源：原创 2025/4/29 21:57:49

1.题目详情

2.解题思路

2.1.分析题目

2.2.解析思路

3.代码实现

4.运行结果

1.题目详情

昨天刷抖音，遇到一个面试题，描述如下：

请使用两个线程，分别顺序交替打印奇数和偶数，直到10为止。例如有两个线程，分别为线程1和线程2，线程1首先打印数字1，然后线程2打印数字2，接着线程1再打印数字3，线程2再打印数字4，依次交替运行直到10为止。

2.解题思路

2.1.分析题目

乍一看题目很简单，但是其中涉及了多线程、锁、线程同步等知识点，如果简单的使用互斥锁或者其他的锁恐怕不会是最好的答案。

2.2.解析思路

现在无非要解决两个问题，第一个问题：线程1需要打印奇数而线程2需要打印偶数；第二个问题：线程1执行完之后需要跳转到线程2执行。这其中就涉及到了线程切换如何实现，关键需要解决第二个问题。

抛开第一个问题不谈，要解决线程切换的问题，我们先使用互斥锁实现，采用一个全局变量(标记位)控制两个线程的执行顺序。如果标记位等于某一个值则执行线程1，执行完将标记位置为另一个状态值，线程2获取到标记位发生改变，则执行线程2，依次类推。

提到这种解题思路，这不就是信号量操作吗，线程1先执行，然后释放信号，线程2阻塞等待信号，然后执行。

3.代码实现

互斥锁代码实现：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t lock;
#define TARGET 10
int turn = 1;  //1: 表示轮到打印奇数 2: 表示轮到打印偶数

//打印奇数
void* print_odd(void* arg) {
    int num = 1;
    while (num <= TARGET) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        while (turn != 1) {
            pthread_mutex_unlock(&lock);
            continue;
        }
        printf("thread id:%lu, num:%d\n", pthread_self(), num);
        turn = 2;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        num += 2;
    }
    return NULL;
}

//打印偶数
void* print_even(void* arg) {
    int num = 2;
    while (num <= TARGET) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        while (turn != 2) {
            pthread_mutex_unlock(&lock);
            continue;
        }
        printf("thread id:%lu, num:%d\n", pthread_self(), num);
        turn = 1;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        num += 2;
    }
    return NULL;
}

int main() {

    //初始化锁
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);

    pthread_t odd_thread, even_thread;

    //创建线程
    pthread_create(&odd_thread, NULL, print_odd, NULL);
    pthread_create(&even_thread, NULL, print_even, NULL);

    //等待线程结束
    pthread_join(odd_thread, NULL);
    pthread_join(even_thread, NULL);

    //销毁锁
    pthread_mutex_destroy(&lock);

    return 0;
}

打印奇数线程首先运行，turn为标记位，如果标记位为1则打印奇数并修改标记位，如果标记位不是1则释放锁等待；打印偶数线程后运行，标记位初始状态为1，等待标记位，待标记位修改之后，打印偶数。

信号量代码实现：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <semaphore.h>

#define TARGET 10

/* 奇数信号量 */
sem_t sem_odd;
/* 偶数信号量 */
sem_t sem_even;

static void *print_odd() {
    int num = 1;
    while (num <= TARGET) {
        sem_wait(&sem_odd);
        printf("thread id:%lu, num:%d\n", pthread_self(), num);
        num += 2;
        sem_post(&sem_even);
    }
    return NULL;
}

static void *print_even() {
    int num = 2;
    while (num <= TARGET) {
        sem_wait(&sem_even);
        printf("thread id:%lu, num:%d\n", pthread_self(), num);
        sem_post(&sem_odd);
        num += 2;
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int ret = 0;
    //将奇数信号量初始值设为1 首先运行
    ret = sem_init(&sem_odd, 0, 1); 
    if (ret != 0) {
        printf("init sem_odd failed, ret:%d\n.", ret);
        return -1;
    }
    
    //将偶数信号量初始值设为0 其次运行
    ret = sem_init(&sem_even, 0, 0);
    if (ret != 0) {
        printf("init sem_even failed, ret:%d\n.", ret);
        return -1;
    }

    pthread_t thread1 = 0;
    pthread_t thread2 = 0;
    pthread_create(&thread1, NULL, print_odd, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, print_even, NULL);

    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    return 0;
}

设置两个信号量，一个信号量用于控制打印奇数，一个信号量用于控制打印偶数；奇数信号量初始化为1，首先运行，偶数信号量初始化为0，其次运行；打印奇数线程运行完之后发送偶数信号量运行信号，偶数信号量运行完成之后发送奇数信号量运行信号，依次交替打印奇偶数。