C语言高级主题

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

// 线程数据结构
typedef struct {
    int id;
    char* message;
} ThreadData;

// 全局互斥锁
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

// 线程函数
void* thread_function(void* arg) {
    ThreadData* data = (ThreadData*)arg;
    
    // 使用互斥锁保护共享资源
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    printf("线程 %d 开始执行\n", data->id);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    
    // 模拟工作
    sleep(1);
    
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    printf("线程 %d 完成工作: %s\n", data->id, data->message);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    
    return NULL;
}

// 信号处理函数
void signal_handler(int signum) {
    printf("收到信号: %d\n", signum);
    if (signum == SIGINT) {
        printf("程序被用户中断\n");
        exit(0);
    }
}

// 简单的TCP服务器
void start_tcp_server(int port) {
    int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (server_fd < 0) {
        perror("socket创建失败");
        return;
    }
    
    struct sockaddr_in address;
    address.sin_family = AF_INET;
    address.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    address.sin_port = htons(port);
    
    if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address)) < 0) {
        perror("bind失败");
        return;
    }
    
    if (listen(server_fd, 3) < 0) {
        perror("listen失败");
        return;
    }
    
    printf("服务器监听端口 %d\n", port);
    
    int client_socket = accept(server_fd, NULL, NULL);
    if (client_socket < 0) {
        perror("accept失败");
        return;
    }
    
    char buffer[1024] = {0};
    read(client_socket, buffer, 1024);
    printf("收到消息: %s\n", buffer);
    
    const char* response = "服务器已收到消息";
    send(client_socket, response, strlen(response), 0);
    
    close(client_socket);
    close(server_fd);
}

// 性能优化示例
void performance_optimization() {
    // 使用寄存器变量
    register int i;
    
    // 使用内联函数
    inline int square(int x) {
        return x * x;
    }
    
    // 使用位运算优化
    int x = 16;
    int y = x << 2;  // 乘以4
    int z = x >> 1;  // 除以2
    
    printf("位运算优化: %d * 4 = %d, %d / 2 = %d\n", x, y, x, z);
}

int main() {
    // 设置信号处理
    signal(SIGINT, signal_handler);
    
    // 创建多个线程
    pthread_t threads[3];
    ThreadData thread_data[3];
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        thread_data[i].id = i;
        thread_data[i].message = "Hello from thread";
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, &thread_data[i]);
    }
    
    // 等待所有线程完成
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }
    
    // 清理互斥锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    
    // 启动TCP服务器
    printf("\n启动TCP服务器...\n");
    start_tcp_server(8080);
    
    // 性能优化示例
    printf("\n性能优化示例：\n");
    performance_optimization();
    
    return 0;
}