Windows 上的事件和 Posix 上的互斥/条件变量用于实现可等待事件，如果没有线程被阻塞怎么办？

Question

对于 Windows 上的事件，如果没有线程在等待，则事件对象的状态保持有信号状态。如果 pthread_cond_signal 会发生什么，如果没有线程被阻塞会发生什么？

Answer 1

对于

pthread_cond_signal()

...如果在那个时刻没有线程等待，什么也没有发生，什么也没有发生——特别是，信号被完全忘记了，就好像它从未发生过 .

恕我直言，POSIX“条件变量”的命名很糟糕，因为名称表明“条件变量”有一个值，并且很自然地假设该值可能会收集待处理的信号。没有东西会离事实很远。 （为此你需要“信号量”。）

与“条件”相关的“状态”才是重要的。需要等待“状态”具有特定值的线程将：

  pthread_mutex_lock(foo_mutex) ;

  while (...state not as required...)
    pthread_cond_wait(foo_cond, foo_mutex) ;

  ...perhaps update the state...

  pthread_mutex_unlock(foo_mutex) ;

更新“状态”以便其他线程现在可以继续的线程将：

  pthread_mutex_lock(foo_mutex) ;

  ...update the state...

  if (...there may be a waiter...)
    pthread_cond_signal(foo_cond) ;

  pthread_mutex_unlock(foo_mutex) ;

NB：标准明确允许

pthread_cond_signal()

 启动一个、部分或所有等待者...因此等待者中的 

while(...)

 循环...以及“声明”信号的等待者需要更新状态，以便任何其他线程将在其中循环 

while (...)

Answer 2

有些人声称使用 IPC（进程间通信）信号量来“模拟”MS Windows 的行为（Windows 事件与 POSIX 条件变量相比）。

IPC 信号量的问题在于它们在 UNIX 机器中的“全局管理”，即使用被 SIGKILL 信号杀死的信号量的进程将保留已分配的信号量，直到下一次重新启动（或直到有人主动删除它们） - 您甚至可能信号量用完了，这真的很糟糕。

POSIX 线程、互斥体和条件变量用于进程内通信（而非进程间通信）。我的解决方案除了使用一对（MUTEX，CONDVAR）之外还使用原子计数器来修复“忘记”信号的问题（如果当前没有人在等待）（这里没有错误处理）：

pthread_mutex_t event_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t event_condvar = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
volatile long event_counter = 0L;
(...)
/* how to signal: */
    pthread_mutex_lock(&event_mutex);
    __sync_fetch_and_add(&event_counter,1);
    pthread_cond_signal(&event_condvar);
    pthread_mutex_unlock(&event_mutex);
(...)
/* how to wait: */
if (__sync_fetch_and_and(&signalled, -1) > 0) /* optional fast path, no mutex lock */
{
  __sync_fetch_and_sub(&signalled, 1);
  return;
}
pthread_mutex_lock(&event_mutex);
if (__sync_fetch_and_and(&signalled, -1) > 0) /* check again, there might be happened something in between */
{
  __sync_fetch_and_sub(&signalled, 1);
  pthread_mutex_unlock(&event_mutex);
  return;
}
pthread_cond_wait(&event_condvar, &event_mutex); /* implicitly unlocks mutex while waiting */
__sync_fetch_and_sub(&signalled, 1);
pthread_mutex_unlock(&event_mutex);

原子变量的第一次检查是一种“快速路径”，无需首先锁定互斥体（仍然在 CPU、CPU 内核等之间同步）。

这是一个非常简单的例子，可以通过添加pthread_cond_timedwait来修改。此外，如果您想完全重置事件，请将所有出现的“__sync_fetch_and_sub(&signalled, 1)”替换为“__sync_fetch_and_and(&signalled, 0)”。

这只是实现了“生产者-消费者模式”的 Windows 事件行为，即一个线程（生产者）必须向等待此事件的另一个线程（消费者）发出某些信号。