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pthread_cond_wait()和pthread_cond_signal()的调用顺序是什么?

pthread_cond_wait()pthread_cond_signal()是POSIX线程库中的两个函数,用于线程间的同步。它们通常与互斥锁(mutex)一起使用,以实现条件变量的等待和通知机制。

基础概念

  1. 条件变量(Condition Variable):允许线程等待某个条件成立。
  2. 互斥锁(Mutex):用于保护共享数据,防止多个线程同时访问。

调用顺序

正确的调用顺序如下:

  1. 加锁:在调用pthread_cond_wait()之前,必须先对互斥锁进行加锁。
  2. 等待条件:调用pthread_cond_wait()使当前线程进入等待状态,并自动释放互斥锁。
  3. 通知条件:另一个线程在满足条件后调用pthread_cond_signal()pthread_cond_broadcast()来唤醒等待的线程。
  4. 重新加锁:被唤醒的线程在继续执行前需要重新获取互斥锁。

示例代码

代码语言:txt
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#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int ready = 0;

void* producer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    ready = 1; // 设置条件为真
    pthread_cond_signal(&cond); // 通知等待的线程
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (ready == 0) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 等待条件成立
    }
    printf("Condition met!\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t producer_thread, consumer_thread;

    pthread_create(&producer_thread, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&consumer_thread, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(producer_thread, NULL);
    pthread_join(consumer_thread, NULL);

    return 0;
}

优势

  • 高效同步:允许线程在等待时释放锁,减少资源浪费。
  • 灵活性:可以精确控制哪些线程被唤醒。

类型

  • pthread_cond_signal():唤醒一个等待的线程。
  • pthread_cond_broadcast():唤醒所有等待的线程。

应用场景

  • 生产者-消费者问题:生产者线程生产数据,消费者线程消费数据。
  • 线程池管理:控制线程的启动和停止。

常见问题及解决方法

1. 死锁

原因:线程在调用pthread_cond_wait()之前未正确加锁,或者在唤醒后未重新加锁。

解决方法:确保每次调用pthread_cond_wait()前都已加锁,并在唤醒后重新加锁。

2. 虚假唤醒

原因:线程在没有收到信号的情况下被唤醒。

解决方法:使用循环检查条件,确保条件真正满足后再继续执行。

代码语言:txt
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while (ready == 0) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
}

通过以上步骤和注意事项,可以有效使用pthread_cond_wait()pthread_cond_signal()实现线程间的同步。

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