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2023-06-14 18:45| 来源: 网络整理| 查看: 265

接上一篇：linux_线程读写锁_pthread_rwlock_rdlock函数_pthread_rwlock_wrlock函数_pthread_rwlock_tryrdlock函数_pthread_rwloc

本次来分析linux中的条件变量，用代码来实现，也是线程库的一套函数，条件变量本身不是锁！但它也可以造成线程阻塞。通常与互斥锁配合使用。给多线程提供一个会合的场所，开始上菜：

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目录 1.条件变量主要应用函数：1.1.pthread_cond_init函数1.2.pthread_cond_destroy函数1.3.pthread_cond_wait函数1.4.pthread_cond_timedwait函数1.5.pthread_cond_signal函数1.6.pthread_cond_broadcast函数 2.生产者消费者条件变量模型3.条件变量的优点

1.条件变量主要应用函数：

条件变量的6 个函数的返回值都是：成功返回0，失败直接返回错误号。 pthread_cond_t类型用于定义条件变量 pthread_cond_t cond; 该系列函数所有的返回值，返回非0的时候，都可以通过strerror函数来打印错误信息。

1.1.pthread_cond_init函数

函数作用：初始化一个条件变量。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr); 函数参数： cond：条件变量 attr：条件变量的属性，通常为默认值，传NULL即可返回值：成功：返回0；失败：返回非0。注意：也可以使用静态初始化的方法，初始化条件变量： pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

1.2.pthread_cond_destroy函数

函数作用：销毁一个条件变量。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); 函数参数： cond：条件变量返回值：成功：返回0；失败：返回非0。

1.3.pthread_cond_wait函数

函数作用：阻塞等待一个条件变量。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex); 函数参数： cond：条件变量 mutex：锁变量返回值：成功：返回0；失败：返回非0。

注意： 1、阻塞等待条件变量cond（参1）满足 2、释放已掌握的互斥锁（解锁互斥量）相当于pthread_mutex_unlock(&mutex); 1、2、两步为一个原子操作。 3、当被唤醒，pthread_cond_wait函数返回时，解除阻塞并重新申请获取互斥锁pthread_mutex_lock(&mutex);

1.4.pthread_cond_timedwait函数

函数作用：限时等待一个条件变量。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abstime); 函数参数： cond：条件变量 mutex：锁变量 abstime：绝对时间。返回值：成功：返回0；失败：返回非0。

注意：对形参3的特别说明：参看man sem_timedwait函数，查看struct timespec结构体。 struct timespec { time_t tv_sec; /* seconds */ 秒 long tv_nsec; /* nanosecondes*/ 纳秒 }; 如：time(NULL)返回的就是绝对时间。而alarm(1)是相对时间，相对当前时间定时1秒钟。 struct timespec t = {1, 0}; pthread_cond_timedwait (&cond, &mutex, &t); //只能定时到 1970年1月1日 00:00:01秒(早已经过去) 正确用法： time_t cur = time(NULL); //获取当前时间。 struct timespec t; //定义timespec 结构体变量t t.tv_sec = cur+1; //定时1秒 pthread_cond_timedwait (&cond, &mutex, &t); //传参在setitimer函数时还有另外一种时间类型： struct timeval { time_t tv_sec; /* seconds */ 秒 suseconds_t tv_usec; /* microseconds */ 微秒 };

1.5.pthread_cond_signal函数

函数作用：唤醒至少一个阻塞在条件变量上的线程。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); 函数参数： cond：条件变量返回值：成功：返回0；失败：返回非0。

1.6.pthread_cond_broadcast函数

函数作用：唤醒全部阻塞在条件变量上的线程。头文件： #include 函数原型： int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); 函数参数： cond：条件变量。返回值：成功：返回0；失败：返回非0。

2.生产者消费者条件变量模型

线程同步典型的案例即为生产者消费者模型，而借助条件变量来实现这一模型，是比较常见的一种方法。假定有两个线程，一个模拟生产者行为，一个模拟消费者行为。两个线程同时操作一个共享资源（一般称之为汇聚），生产向其中添加产品，消费者从中消费掉产品。看以下示例，使用条件变量模拟生产者、消费者问题：

#include #include #include #include struct msg{ int num; struct msg *next; }; struct msg *head = NULL; struct msg *mp = NULL; //静态初始化锁 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER; //生产者 void *producter(void *arg) { while (1) { //生产一个结点 mp = malloc(sizeof(struct msg)); mp->num = rand() % 400 + 1; printf("---producted---%d\n", mp->num); //上菜到链表 pthread_mutex_lock(&mutex); mp->next = head; head = mp; pthread_mutex_unlock(&mutex); //唤醒消费者 pthread_cond_signal(&has_product); sleep(rand() % 3); } return NULL; } //消费者 void *consumer(void *arg) { while (1) { //加锁 pthread_mutex_lock(&mutex); while (head == NULL) { //等待被唤醒 pthread_cond_wait(&has_product, &mutex); } //开始消费 mp = head; head = mp->next; pthread_mutex_unlock(&mutex); printf("------------------consumer--%d\n", mp->num); free(mp);//释放内存 mp = NULL; sleep(rand() % 3); } return NULL; } int main(void) { pthread_t ptid, ctid; //创建生产者线程 pthread_create(&ptid, NULL, producter, NULL); //创建消费者线程 pthread_create(&ctid, NULL, consumer, NULL); pthread_join(ptid, NULL); pthread_join(ctid, NULL); return 0; } 3.条件变量的优点

相较于mutex而言，条件变量可以减少竞争。如直接使用mutex，除了生产者、消费者之间要竞争互斥量以外，消费者之间也需要竞争互斥量，但如果汇聚（链表）中没有数据，消费者之间竞争互斥锁是无意义的。有了条件变量机制以后，只有生产者完成生产，才会引起消费者之间的竞争。提高了程序效率。

以上就是本次的分享了，希望对大家有所帮助，欢迎关注博主一起学习更多的新知识！

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