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【C/C++多线程编程之八】pthread条件变量

2024-07-02 19:47:23   226人阅读

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：
        intpthread_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：
        intpthread_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：
        intpthread_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：
        intpthread_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：
        intpthread_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。
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