【C/C++多线程编程之八】pthread条件变量

多线程编程之条件变量

Pthread是 POSIX threads 的简称，是POSIX的线程标准。

互斥机制，包括互斥量【C/C++多线程编程之六】pthread互斥量，信号量【C/C++多线程编程之七】pthread信号量，互斥能很好的处理共享资源访问的协调问题，是多线程同步必不可少的机制。互斥机制也有其缺陷，当线程在等待共享资源满足某个条件，互斥机制下，必须不断地加锁和解锁，其间查询共享资源是否满足条件，这将带来巨大的消耗。

此时，需要新的机制来解决这个问题。

1.条件变量机制：

条件变量机制弥补了互斥机制的缺陷，允许一个线程向另一个线程发送信号（这意味着共享资源某种条件满足时，可以通过某个线程发信号的方式通知等待的线程），允许阻塞等待线程（当线程等待共享资源某个条件时，可让该线程阻塞，等待其他线程发送信号通知）。

条件变量机制在处理等待共享资源满足某个条件问题时，具有非常高的效率，且空间消耗相比互斥机制也有优势。

2.条件变量与互斥量：

条件变量机制，所有等待一个条件变量的线程会形成一个队列，这个队列显然是全局的共享队列。当线程进入等待状态，将线程添加到队列就需要使用互斥量，防止多个线程同时使用pthread_cond_wait，在调用pthread_cond_wait前加锁互斥量，进入阻塞前解锁互斥量。这也解释了pthread_cond_wait函数参数需要互斥量。

3.条件变量基本函数：

#include <semaphore.h>

初始化条件变量：

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr) ;

该函数第一个参数为条件变量指针，第二个参数为条件变量属性指针（一般设为NULL）。该函数按照条件变量属性对条件变量进程初始化。

无条件等待：

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

该函数第一个参数为条件变量指针，第二个为互斥量指针。该函数调用前，需本线程加锁互斥量，加锁状态的时间内函数完成线程加入等待队列操作，线程进入等待前函数解锁互斥量。在满足条件离开pthread_cond_wait函数之前重新获得互斥量并加锁，因此，本线程之后需要再次解锁互斥量。

通知一个线程：

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

该函数的参数为条件变量指针。该函数向队列第一个等待线程发送信号，解除这个线程的阻塞状态。

通知所有线程：

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

该函数的参数为条件变量指针。该函数想队列所有等待线程发送信号，解除这些线程的阻塞状态。

销毁条件变量：

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

该函数销毁条件变量。

4.牛刀小试：

共享资源i，线程1对i进行无限加1操作，并输出所有非5倍数的i值。当i的值为5的倍数时，通过条件变量机制，通知线程2，线程2输出此时的i值。

#include "pthread.h"

#include "sched.h"

#include "semaphore.h"

#include "stdio.h"

#include "windows.h"

#pragma comment(lib, "pthreadVC2.lib") //必须加上这句

pthread_t t1; //pthread_t变量t1，用于获取线程1的ID

pthread_t t2; //pthread_t变量t2，用于获取线程2的ID

pthread_mutex_t mutex;

pthread_cond_t cond;

int i=0; //共享资源

void * child1(void *arg)

{

while(1)

{

pthread_mutex_lock(&mutex);

i++;

if(i%5==0)

{

pthread_cond_signal(&cond);

}

else

{

printf("我是线程 1 打印的数都非5的倍数: %d \n",i);

}

pthread_mutex_unlock(&mutex);

Sleep(1000);

}

void *child2(void *arg)

{

while(1)

{

pthread_mutex_lock(&mutex);

printf("code before pthread_con_wait");

pthread_cond_wait(&cond,&mutex); //获得信号之前，会重新获得互斥锁

printf("我是线程 2 打印5的倍数: %d \n",i);

pthread_mutex_unlock(&mutex); //需要在此处释放互斥锁

Sleep(1000);

}

int main(void)

{

pthread_cond_init(&cond,NULL);

pthread_mutex_init(&mutex,NULL);

pthread_create(&t1,NULL,child1,NULL);

pthread_create(&t2,NULL,child2,NULL);

Sleep(100000000);

return 0;

}

来自 <https://blog.csdn.net/lovecodeless/article/details/24929273>

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