C 语言中的线程间通信是如何实现并优化的？
在C语言的多线程编程中，理解线程间的通信机制至关重要。首先，我们需要明确的是，同一进程内的线程间通信通常是无缝的，但为了保证数据安全，我们往往需要主动引入机制来隔离不同线程，避免数据污染和脏读写问题。这需要对操作系统底层有深入理解，因为多线程协作并非易事，尤其在复杂的并发环境中。
具体到你所提及的案例，避免轮询是关键。轮询不仅会导致程序CPU占用率过高，发热严重，而且会显著降低程序的执行效率，仿佛陷入无尽的死循环。因此，我们需要重新设计程序逻辑，从全局视角出发，采用恰当的同步工具。
第一步，引入标准的互斥锁(mutex)是基础。当线程A需要修改共享数据时，它必须先获取锁，确保线程B不会在读取数据时被干扰。而线程B在数据可用后，也需申请锁，以防止线程A继续修改。这种机制类似于过去的全局变量，但使用标准的系统调用确保数据一致性。
标准的mutex通过操作系统管理，当申请失败时，线程会被置于等待队列，直到锁释放。这样，可以有效避免线程忙等待，提高CPU的利用率。同时，当锁释放，线程会重新获得执行机会，避免了长时间的卡顿。
其次，深入分析业务逻辑，设计合理的锁状态模型和标志位系统，确保线程的正确协作。你需要确保每个线程在获取锁后能正常执行，否则可能导致数据丢失或脏读写。在确定线程状态和数据访问流程时，充分讨论和评估是必不可少的。
为了进一步减少锁定时间，需要重新设计数据结构。例如，考虑使用链表，让线程1在生成计算结果后，将数据写入链表节点，然后锁定链表以挂载新节点，而线程2则可以独立处理节点数据。但同时，这可能引发死锁问题，因此可能需要引入更复杂的锁机制，如包含多个值的mutex，以控制数据的并发访问。
最后，优化算法和数据结构，确保数据的准备和处理不在锁定时间内进行。这样，线程在锁定期间仅处理必要的操作，比如链表指针更新，然后立即释放锁，以提高数据的可用性。如果条件允许，还可以考虑使用无锁编程技术，如单生产者/消费者模型，通过环形数组简化通信流程。
总的来说，C语言线程间的通信涉及细致的同步策略和高效的数据结构设计。只有理解并掌握了这些原则，才能在复杂的多线程环境中实现顺畅的协作和优化性能。对于更复杂的并发场景，可能需要结合使用锁、读写锁、事件等机制，深入理解操作系统原理是不可或缺的。