線程條件變量pthread_cond_t （Ubuntu 12.04）

1.初始化條件變量pthread_cond_init

#include <pthread.h>
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv, const pthread_condattr_t *cattr);
返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

初始化一個條件變量。當參數cattr爲空指針時，函數建立的是一個缺省的條件變量。不然條件變量的屬性將由cattr中的屬性值來決定。調用 pthread_cond_init函數時，參數cattr爲空指針等價於cattr中的屬性爲缺省屬性，只是前者不須要cattr所佔用的內存開銷。這 個函數返回時，條件變量被存放在參數cv指向的內存中。

能夠用宏PTHREAD_COND_INITIALIZER來初始化靜態定義的條件變量，使其具備缺省屬性。這和用pthread_cond_init函數動態分配的效果是同樣的。初始化時不進行錯誤檢查。如：

pthread_cond_t cv = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

不能由多個線程同時初始化一個條件變量。當須要從新初始化或釋放一個條件變量時，應用程序必須保證這個條件變量未被使用。

 

2.阻塞在條件變量上pthread_cond_wait

#include <pthread.h>
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *mutex);
返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

函數將解鎖mutex參數指向的互斥鎖，並使當前線程阻塞在cv參數指向的條件變量上。

被阻塞的線程能夠被pthread_cond_signal函數，pthread_cond_broadcast函數喚醒，也可能在被信號中斷後被喚醒。

pthread_cond_wait函數的返回並不意味着條件的值必定發生了變化，必須從新檢查條件的值。

pthread_cond_wait函數返回時，相應的互斥鎖將被當前線程鎖定，即便是函數出錯返回。

通常一個條件表達式都是在一個互斥鎖的保護下被檢查。當條件表達式未被知足時，線程將仍然阻塞在這個條件變量上。當另外一個線程改變了條件的值並向條件變量發出信號時，等待在這個條件變量上的一個線程或全部線程被喚醒，接着都試圖再次佔有相應的互斥鎖。

阻塞在條件變量上的線程被喚醒之後，直到pthread_cond_wait()函數返回以前條件的值都有可能發生變化。因此函數返回之後，在鎖定相應的 互斥鎖以前，必須從新測試條件值。最好的測試方法是循環調用pthread_cond_wait函數，並把知足條件的表達式置爲循環的終止條件。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

阻塞在同一個條件變量上的不一樣線程被釋放的次序是不必定的。

注意：pthread_cond_wait()函數是退出點，若是在調用這個函數時，已有一個掛起的退出請求，且線程容許退出，這個線程將被終止並開始執行善後處理函數，而這時和條件變量相關的互斥鎖仍將處在鎖定狀態。

 

3.解除在條件變量上的阻塞pthread_cond_signal

#include <pthread.h>
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv);
返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

函數被用來釋放被阻塞在指定條件變量上的一個線程。

必須在互斥鎖的保護下使用相應的條件變量。不然對條件變量的解鎖有可能發生在鎖定條件變量以前，從而形成死鎖。

喚醒阻塞在條件變量上的全部線程的順序由調度策略決定，若是線程的調度策略是SCHED_OTHER類型的，系統將根據線程的優先級喚醒線程。

若是沒有線程被阻塞在條件變量上，那麼調用pthread_cond_signal()將沒有做用。

 

4.阻塞直到指定時間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：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

函數到了必定的時間，即便條件未發生也會解除阻塞。這個時間由參數abstime指定。函數返回時，相應的互斥鎖每每是鎖定的，即便是函數出錯返回。

注意：pthread_cond_timedwait函數也是退出點。

超時時間參數是指一天中的某個時刻。使用舉例：

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

超時返回的錯誤碼是ETIMEDOUT。

 

5.釋放阻塞的全部線程pthread_cond_broadcast

#include <pthread.h>
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv);
返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

函數喚醒全部被pthread_cond_wait函數阻塞在某個條件變量上的線程，參數cv被用來指定這個條件變量。當沒有線程阻塞在這個條件變量上時，pthread_cond_broadcast函數無效。

因爲pthread_cond_broadcast函數喚醒全部阻塞在某個條件變量上的線程，這些線程被喚醒後將再次競爭相應的互斥鎖，因此必須當心使用pthread_cond_broadcast函數。

 

6.釋放條件變量pthread_cond_destroy

#include <pthread.h>
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv);
返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤

釋放條件變量。

注意：條件變量佔用的空間並未被釋放。

 

7.喚醒丟失問題

在線程未得到相應的互斥鎖時調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數可能會引發喚醒丟失問題。

喚醒丟失每每會在下面的狀況下發生：

1. 一個線程調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數；
2. 另外一個線程正處在測試條件變量和調用pthread_cond_wait函數之間；
3. 沒有線程正在處在阻塞等待的狀態下。

8.實例

#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;   
}

 

運行結果：

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