pthread_cond_wait()和pthread_cond_signal()的理解

Question

一般来说，

pthread_cond_wait()

和

pthread_cond_signal()

的称呼如下：

//thread 1:
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
do_something()
pthread_mutex_unlock(&mutex);

//thread 2:
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_signal(&cond);  
pthread_mutex_unlock(&mutex);

步骤是

1. pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

   被调用，它解锁互斥体

2. 线程 2 锁定互斥锁并调用

   pthread_cond_signal()

   ，这会解锁互斥锁

3. 在线程1中，

   pthread_cond_wait()

   被调用并再次锁定互斥体

现在在线程2中，在调用

pthread_cond_signal()

之后，

pthread_mutex_unlock(&mutex)

将要运行，在我看来，它想要解锁现在被线程1锁定的互斥锁。我的理解有什么问题吗？

此外，在我看来，对于同一个 cond-mutex 对，只能由 1 个线程调用

pthread_cond_wait()

。但有一种说法是“pthread_cond_signal() 函数应至少解除对指定条件变量 cond 上阻塞的一个线程的阻塞（如果任何线程在 cond 上阻塞）”。那么，这意味着

pthread_cond_wait()

可以被多个线程调用以用于同一个 cond-mutex 对？

Answer 1

pthread_cond_signal

不会解锁互斥体（它不能，因为它没有引用互斥体，所以它怎么知道要解锁什么？）事实上，信号不需要与互斥体有任何连接；信号线程不需要持有互斥体，尽管对于大多数基于条件变量的算法来说它会。

pthread_cond_wait

在互斥体休眠之前解锁（正如您所注意到的），但是当它收到信号时，它会在唤醒之前重新获取互斥体（这可能需要等待）。因此，如果信号线程持有互斥锁（通常情况），等待线程将不会继续，直到信号线程也解锁互斥锁。

条件变量的常见用法如下：

thread1:
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (!condition)
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    // do something that requires holding the mutex and condition is true
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

thread2:
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // do something that might make condition true
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);

两个线程具有互斥体保护访问的一些共享数据结构。第一个线程想要等到某个条件为真，然后立即执行某些操作（其他线程没有竞争条件机会进入条件检查和操作之间并使条件为假。）第二个线程正在做一些可能会发生的事情。使条件成立，因此它需要唤醒可能正在等待它的任何人。

Answer 2

这是一个典型的示例：线程 1 正在等待一个条件，该条件可能由线程 2 满足。

我们使用一个互斥体和一个条件。

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t condition;

线程 1 :

pthread_mutex_lock(&mutex); //mutex lock
while(!condition){
    pthread_cond_wait(&condition, &mutex); //wait for the condition
}

/* do what you want */

pthread_mutex_unlock(&mutex);

线程 2：

pthread_mutex_lock(&mutex);

/* do something that may fulfill the condition */

pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_cond_signal(&condition); //wake up thread 1

编辑

正如您在

pthread_cond_wait手册中看到的那样：

它以原子方式释放互斥锁，并导致调用线程在条件变量 cond 上阻塞；原子地在这里意味着“原子地相对于另一个线程访问互斥体然后访问条件变量”。

Answer 3

我从这里举了例子

https://www.geeksforgeeks.org/condition-wait-signal-multi-threading/

并修改为这样，

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

// Declaration of thread condition variable 
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; 

// declaring mutex 
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 

// Thread function 
void releaseFun() 
{ 
    // Let's signal condition variable cond
    printf("Signaling condition variable cond\n"); 
    pthread_cond_signal(&cond); 
}

// Thread function 
void* blockedThread() 
{
    // acquire a lock 
    pthread_mutex_lock(&lock); 
    printf("Waiting on condition variable cond\n");
    pthread_cond_wait(&cond, &lock); 
    // release lock 
    pthread_mutex_unlock(&lock); 

    printf("Returning thread\n"); 

    return NULL; 
}    

// Driver code 
int main() 
{ 
    pthread_t tid;

    // Create thread 1 
    pthread_create(&tid, NULL, blockedThread, NULL); 

    // sleep for 1 sec so that thread 1 
    // would get a chance to run first 
    sleep(1); 

    releaseFun();
    // wait for the completion of thread 2 
    pthread_join(tid, NULL); 

    return 0; 
}

输出：gcc test_thread.c -lpthread

等待条件变量cond

信令条件变量cond

返回线程

只有当 blockThread 的 pthread_cond_wait() 函数收到解除阻塞信号时，才会发生线程的锁定和解锁。