第一章擴充套件條件變數

一、什麼是條件變數

與互斥鎖不同，條件變數是用來等待而不是用來上鎖的。條件變數用來自動阻塞乙個執行緒，直到某特殊情況發生為止。通常條件變數和互斥鎖同時使用。

條件變數使我們可以睡眠等待某種條件出現。條件變數是利用執行緒間共享的全域性變數進行同步的一種機制，主要包括兩個動作：乙個執行緒等待

"條件變數的條件成立

"而掛起；另乙個執行緒使

"條件成立

"（給出條件成立訊號）。

條件的檢測是在互斥鎖的保護下進行的。如果乙個條件為假，乙個執行緒自動阻塞，並釋放等待狀態改變的互斥鎖。如果另乙個執行緒改變了條件，它發訊號給關聯的條件變數，喚醒乙個或多個等待它的執行緒，重新獲得互斥鎖，重新評價條件。如果兩程序共享可讀寫的記憶體，條件變數可以被用來實現這兩程序間的執行緒同步。

使用條件變數之前要先進行初始化。可以在單個語句中生成和初始化乙個條件變數如：

pthread_cond_t my_condition=pthread_cond_initializer;

（用於程序間執行緒的通訊）。

也可以利用函式

pthread_cond_init

動態初始化。

二、條件變數函式 1

．名稱：

pthread_cond_init

目標：

條件變數初始化

標頭檔案：

#include < pthread.h>

函式原形：

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

引數:

cptr

條件變數

attr

條件變數屬性

返回值：

成功返回

0，出錯返回錯誤編號。

pthread_cond_init

函式可以用來初始化乙個條件變數。他使用變數

attr

所指定的屬性來初始化乙個條件變數，如果引數

attr

為空，那麼它將使用預設的屬性來設定所指定的條件變數。

2.名稱：pthread_cond_destroy

目標：

條件變數摧毀

標頭檔案：

#include < pthread.h>

函式原形：

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

引數:

cptr

條件變數

返回值：

成功返回

0，出錯返回錯誤編號。

pthread_cond_destroy

函式可以用來摧毀所指定的條件變數，同時將會釋放所給它分配的資源。呼叫該函式的程序也並不要求等待在引數所指定的條件變數上。

3.名稱：pthread_cond_wait/pthread_cond_timedwait

目標：

條件變數等待

標頭檔案：

#include < pthread.h>

函式原形：

intpthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t mytex,const struct timespec *abstime);

引數:

cond

條件變數

mutex

互斥鎖

返回值：

成功返回

0，出錯返回錯誤編號。

第乙個引數

*cond

是指向乙個條件變數的指標。第二個引數

*mutex

則是對相關的互斥鎖的指標。函式

pthread_cond_timedwait

函式型別與函式

pthread_cond_wait,

區別在於，如果達到或是超過所引用的引數

*abstime,

它將結束並返回錯誤

etime.pthread_cond_timedwait

函式的引數

*abstime

指向乙個

timespec

結構。該結構如下：

typedef struct timespectimespec_t;

3.名稱：

pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast

目標：

條件變數通知

標頭檔案：

#include < pthread.h>

函式原形：

intpthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

引數:

cond

條件變數

返回值：

成功返回

0，出錯返回錯誤編號。

引數*cond

是對型別為

pthread_cond_t

的乙個條件變數的指標。當呼叫

pthread_cond_signal

時乙個在相同條件變數上阻塞的執行緒將被解鎖。如果同時有多個執行緒阻塞，則由排程策略確定接收通知的執行緒。如果呼叫

pthread_cond_broadcast,

則將通知阻塞在這個條件變數上的所有執行緒。一旦被喚醒，執行緒仍然會要求互斥鎖。如果當前沒有執行緒等待通知，則上面兩種呼叫實際上成為乙個空操作。如果引數

*cond

指向非法位址，則返回值

einval。

下面是乙個簡單的例子，我們可以從程式的執行來了解條件變數的作用。

#include

pthread_mutex_t mutex = pthread_mutex_initializer;/*

初始化互斥鎖*/

pthread_cond_t cond = pthread_cond_initializer;/*

初始化條件變數*/

void *thread1(void *);

void *thread2(void *);

int i=1;

int main(void)

void *thread1(void *junk)

}void *thread2(void *junk)

}程式建立了

2個新執行緒使他們同步執行，實現程序

t_b列印

20以內

3的倍數，

t_a列印其他的數，程式開始執行緒

t_b不滿足條件等待，執行緒

t_a執行使

a迴圈加

1並列印。直到i為

3的倍數時，執行緒

t_a傳送訊號通知程序

t_b，這時

t_b滿足條件，列印i值。

下面是執行結果：

#cc

–lpthread

–o cond cond.c

#./cond

thread1:1

thread1:2

thread2:3

thread1:4

thread1:5

thread2:6

thread1:7

thread1:8

thread2:9

源文件<

解惑：1. 為什麼cond要和mutex連用？

考慮有這樣的情況：

in thread1:

pthread_mutex_lock(&m_mutex);

...pthread_cond_wait(&m_cond,&m_mutex);

...pthread_mutex_unlock(&m_mutex);

in thread2:

pthread_mutex_lock(&m_mutex);

...pthread_cond_signal(&m_cond);

...pthread_mutex_unlock(&m_mutex);

是為了應對執行緒1在呼叫pthread_cond_wait()但執行緒1還沒有進入wait cond的狀態的時候（也就是說還沒有進入等待），此時執行緒2呼叫了 cond_singal 的情況（此時執行緒2就通知執行緒1 cond 條件已經滿足）。如果不用mutex鎖的話，這個cond_singal就丟失了，也就是說執行緒1收不到該訊號，因為此時都還沒有程序wait 狀態。加了鎖的情況是，執行緒2必須等到 mutex 被釋放（也就是 pthread_cod_wait() 進入wait_cond狀態並自動釋放mutex）的時候才能呼叫cond_singal.

2. pthread_cond_wait() 和 pthread_cond_signal()和鎖的關係

當呼叫pthread_cond_wait()之後，呼叫該函式的執行緒進入睡眠，同時開啟mutex

當呼叫pthread_cond_signal()之後，呼叫該函式的執行緒開啟mutex

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