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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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 <pthread.h>
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 <pthread.h>
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 <pthread.h>
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 <pthread.h>
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 <pthread.h>
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 <pthread.h>
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 <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
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！