Absolutely. Let’s dive deep into one of the most underrated but deadly traps in POSIX threading — something that doesn’t crash loudly, but will haunt you in unpredictable ways:

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🔓 14_mutex_unlock_without_lock

💥 “Unlock Without Lock — Undefined Behavior, Undefined Fate”

title: Info
Ce document explique, ligne par ligne, le **scénario asymétrique classique** où un `pthread_mutex_unlock()` est appelé sans qu’un `pthread_mutex_lock()` ait été préalablement acquis par le thread. Résultat ? **Comportement indéfini**, erreurs de runtime *aléatoires*, ou tout simplement... **rien du tout**.

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🎯 Objectif Global

Montrer que libérer un mutex sans l’avoir verrouillé est non seulement une erreur logique, mais une faille silencieuse.

Il n’y aura souvent :

• ❌ Aucune erreur de compilation

• ❌ Aucun message d’erreur à l’exécution

• ❌ Aucun crash immédiat

Mais il y aura :

• 🧨 Corruption mémoire

• 🧊 Deadlocks impossibles à traquer

• ☠️ Violations de logique de synchronisation

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📂 Code: 14_mutex_unlock_without_lock.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
 
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 
void	*rogue_thread(void *arg)
{
	(void)arg;
	printf("🔓 rogue_thread trying to unlock without locking...\n");
	pthread_mutex_unlock(&lock);
	printf("🧠 did it crash? did it silently fail?\n");
	return (NULL);
}
 
int	main(void)
{
	pthread_t rogue;
 
	printf("🚀 Launching rogue thread...\n");
	pthread_create(&rogue, NULL, rogue_thread, NULL);
	pthread_join(rogue, NULL);
	printf("🏁 main() finished\n");
	return (0);
}

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🔍 Ce que fait ce code

• Initialise un mutex (non verrouillé)

• Lance un thread qui appelle pthread_mutex_unlock()

• Ne fait aucun lock préalable

• Aucune garantie de ce qu’il va se passer

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💣 Ce que vous pensez que ça va faire

“Bon ça va probablement imprimer un message d’erreur, non ? Ou au pire retourner une erreur ?”

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💥 Ce que ça fait vraiment

🧠 Plateforme	💣 Résultat
Linux glibc	pthread_mutex_unlock retourne EPERM silently
macOS	❌ crash libsystem_pthread.dylib
Old Linux	🤷 crash, freeze, or successfully returns
Valgrind	May or may not detect misuse
Threads waiting	💀 deadlocks / starvation if logic depends on it

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🧠 Spécification POSIX

“If the current thread does not hold the mutex lock, the behavior is undefined.”
→ POSIX: undefined behavior
→ That means: runtime may do anything, including nothing, including crashing later

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🔎 Diagnostic

✅ On glibc, you can do:

int r = pthread_mutex_unlock(&lock);
if (r != 0)
    printf("❗ unlock failed: %s\n", strerror(r));

➡ Cela te donne : unlock failed: Operation not permitted

But if you don’t check the return value — you never know.

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🔬 Pourquoi c’est grave

Imagine ceci :

pthread_mutex_lock(&lock);
// ... critical section ...
pthread_mutex_unlock(&lock); // Someone ELSE already unlocked it

➡ Vous pensez être synchronisé…
➡ Mais en réalité vous êtes dans une section critique désynchronisée, sans aucune garantie d’exclusivité.

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📉 Simulation de Scénario Catastrophe

Thread 1: locks -> critical section -> unlock ✅
Thread 2: accidentally unlocks again ❌
Thread 3: assumes it’s locked, proceeds...

➡ Résultat :

• 🧨 Deux threads dans la section critique en même temps

• 💾 Mémoire partagée corrompue

• 🔥 Race condition en production

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✅ Correctif

Toujours :

int r = pthread_mutex_lock(&lock);
// check error
// ...
r = pthread_mutex_unlock(&lock);
if (r != 0)
{
	fprintf(stderr, "❌ unlock failed: %s\n", strerror(r));
	exit(EXIT_FAILURE);
}

Et surtout : ne jamais unlocker un mutex que votre thread n’a pas locké.

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🧠 FAANG Insight

En entreprise, ce genre de bug :

• ❌ Ne sera pas détecté par les tests unitaires

• ❌ Ne provoque pas forcément de segfault

• ✅ Provoque des incidents clients aléatoires

• ⚰️ Tue votre capacité de debug

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✅ Checkpoint

Item	✅
Mutex initialisé	✅
Thread tente unlock sans lock	✅
Résultat = undefined	✅
Peut crasher ou pas	✅
Pas de protection par défaut	✅
Ne protège rien	✅

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🔗 Related Vault Entries

• 01_pthread_create_basics

• 02_pthread_deadlock_simulation

• 16_unsynchronized_stdout_race

• 20_lock_order_inversion_deadlock

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🧠 TL;DR

UNLOCK sans LOCK = Undefined Behavior

Et dans les threads, “undefined” signifie :

• Peut marcher 999 fois

• Explose silencieusement la 1000e

• Et personne ne saura pourquoi

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🔥 Want to Go Deeper?

• ❓ Simuler pthread_mutex_unlock() sur un mutex verrouillé par un autre thread ?

• ❓ Détecter les erreurs avec valgrind --tool=helgrind ?

• ❓ Implémenter une safe_mutex_unlock() qui vérifie le propriétaire ?

Say “mutex chaos next”, and I’ll deliver the next asymmetric teardown.