线程条件变量pthread_cond_t （Ubuntu 12.04）

1.初始化条件变量pthread_cond_init

#include <pthread.h>
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv, const pthread_condattr_t *cattr);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

初始化一个条件变量。当参数cattr为空指针时，函数建立的是一个缺省的条件变量。不然条件变量的属性将由cattr中的属性值来决定。调用 pthread_cond_init函数时，参数cattr为空指针等价于cattr中的属性为缺省属性，只是前者不须要cattr所占用的内存开销。这 个函数返回时，条件变量被存放在参数cv指向的内存中。

能够用宏PTHREAD_COND_INITIALIZER来初始化静态定义的条件变量，使其具备缺省属性。这和用pthread_cond_init函数动态分配的效果是同样的。初始化时不进行错误检查。如：

pthread_cond_t cv = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

不能由多个线程同时初始化一个条件变量。当须要从新初始化或释放一个条件变量时，应用程序必须保证这个条件变量未被使用。

 

2.阻塞在条件变量上pthread_cond_wait

#include <pthread.h>
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *mutex);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

函数将解锁mutex参数指向的互斥锁，并使当前线程阻塞在cv参数指向的条件变量上。

被阻塞的线程能够被pthread_cond_signal函数，pthread_cond_broadcast函数唤醒，也可能在被信号中断后被唤醒。

pthread_cond_wait函数的返回并不意味着条件的值必定发生了变化，必须从新检查条件的值。

pthread_cond_wait函数返回时，相应的互斥锁将被当前线程锁定，即便是函数出错返回。

通常一个条件表达式都是在一个互斥锁的保护下被检查。当条件表达式未被知足时，线程将仍然阻塞在这个条件变量上。当另外一个线程改变了条件的值并向条件变量发出信号时，等待在这个条件变量上的一个线程或全部线程被唤醒，接着都试图再次占有相应的互斥锁。

阻塞在条件变量上的线程被唤醒之后，直到pthread_cond_wait()函数返回以前条件的值都有可能发生变化。因此函数返回之后，在锁定相应的 互斥锁以前，必须从新测试条件值。最好的测试方法是循环调用pthread_cond_wait函数，并把知足条件的表达式置为循环的终止条件。如：

pthread_mutex_lock();
while (condition_is_false)
 pthread_cond_wait();
pthread_mutex_unlock();

或

lock(mutex)   ----------------lock
pthread_cond_wait()
{
    unlock(mutex)-------------unlock
    if ( signal)
      sleep
    else
    {

      wait(signal).....
      lock(mutex)-------------lock
      return
    }
}

dosomething();

unlock(mutex);---------------unlock

阻塞在同一个条件变量上的不一样线程被释放的次序是不必定的。

注意：pthread_cond_wait()函数是退出点，若是在调用这个函数时，已有一个挂起的退出请求，且线程容许退出，这个线程将被终止并开始执行善后处理函数，而这时和条件变量相关的互斥锁仍将处在锁定状态。

 

3.解除在条件变量上的阻塞pthread_cond_signal

#include <pthread.h>
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

函数被用来释放被阻塞在指定条件变量上的一个线程。

必须在互斥锁的保护下使用相应的条件变量。不然对条件变量的解锁有可能发生在锁定条件变量以前，从而形成死锁。

唤醒阻塞在条件变量上的全部线程的顺序由调度策略决定，若是线程的调度策略是SCHED_OTHER类型的，系统将根据线程的优先级唤醒线程。

若是没有线程被阻塞在条件变量上，那么调用pthread_cond_signal()将没有做用。

 

4.阻塞直到指定时间pthread_cond_timedwait

#include <pthread.h>
#include <time.h>
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *mp, const structtimespec * abstime);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

函数到了必定的时间，即便条件未发生也会解除阻塞。这个时间由参数abstime指定。函数返回时，相应的互斥锁每每是锁定的，即便是函数出错返回。

注意：pthread_cond_timedwait函数也是退出点。

超时时间参数是指一天中的某个时刻。使用举例：

pthread_timestruc_t to;
to.tv_sec = time(NULL) + TIMEOUT;
to.tv_nsec = 0;

超时返回的错误码是ETIMEDOUT。

 

5.释放阻塞的全部线程pthread_cond_broadcast

#include <pthread.h>
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

函数唤醒全部被pthread_cond_wait函数阻塞在某个条件变量上的线程，参数cv被用来指定这个条件变量。当没有线程阻塞在这个条件变量上时，pthread_cond_broadcast函数无效。

因为pthread_cond_broadcast函数唤醒全部阻塞在某个条件变量上的线程，这些线程被唤醒后将再次竞争相应的互斥锁，因此必须当心使用pthread_cond_broadcast函数。

 

6.释放条件变量pthread_cond_destroy

#include <pthread.h>
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv);
返回值：函数成功返回0；任何其余返回值都表示错误

释放条件变量。

注意：条件变量占用的空间并未被释放。

 

7.唤醒丢失问题

在线程未得到相应的互斥锁时调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数可能会引发唤醒丢失问题。

唤醒丢失每每会在下面的状况下发生：

1. 一个线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数；
2. 另外一个线程正处在测试条件变量和调用pthread_cond_wait函数之间；
3. 没有线程正在处在阻塞等待的状态下。

8.实例

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t lock;
pthread_cond_t  cond;

int sum;

void* dec(void *argv)
{
    pthread_mutex_lock(&lock);
    while(sum==0)
    {
        printf("dec sum=\n", sum);
        pthread_cond_wait(&cond,&lock);   
    }   
    sum--;
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    printf("dec sum=%d\n",sum);
    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}

void* add(void *argv)
{
    pthread_mutex_lock(&lock);
    if(sum==0)
    {
        printf("add sum=%d\n", sum);
        pthread_cond_signal(&cond);   
    }   
    sum++;
 
    pthread_mutex_unlock(&lock);
    sleep(1);
    sum++;
    printf("add sum=%d\n",sum);
    pthread_exit(NULL);
    return 0;   
}

int main(int argc,char** argv)
{
    pthread_t ptid1,ptid2;
    sum = 0;
    pthread_mutex_init(&lock,NULL);
    pthread_cond_init(&cond,NULL);
                                              
   pthread_create(&ptid1,NULL,dec,NULL);
   pthread_create(&ptid2,NULL,add,NULL);
   int counter = 0;
   while(counter != 10)
   {
        printf("counter: %d\n", counter);
        sleep(1);
        counter++;
   }
                                     
   return 0;   
}

 

运行结果：

counter: 0 add sum=0 dec sum=0 counter: 1 add sum=1 counter: 2 counter: 3 counter: 4 counter: 5 counter: 6 counter: 7 counter: 8 counter: 9