Posix多线程编程学习笔记（五）—条件变量（2）

深藏阁楼爱情的钟 2022-06-12 12:28 216阅读 0赞

下面的程序是经典的生产者/消费者的例证。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> #include &lt;pthread.h&gt; #include &lt;stdio.h&gt; #include &lt;stdlib.h&gt; #define MAX 5 &nbsp; pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; /*初始化互斥锁*/ pthread_cond_t=PTHREAD_CODE_INITIALIZER; /*初始化条件变量*/ &nbsp; typedef struct{ char buffer[MAX]; int how_many; }BUFFER; &nbsp; BUFFER share={“”,0}; char ch=’A’;/*初始化ch*/ &nbsp; void *read_some(void *); void *write_some(void *); &nbsp; int main(void) { pthread_t t_read; pthread_t t_write; &nbsp; pthread_create(&amp;t_read,NULL,read_some,(void *)NULL); /*创建进程t_a*/ pthread_create(&amp;t_write,NULL,write_some,(void *)NULL); /*创建进程t_b*/ pthread_join(t_write,(void **)NULL); pthread_mutex_destroy(&amp;mutex); pthread_cond_destroy(&amp;cond); exit(0); } &nbsp; void *read_some(void *junk) { int n=0; &nbsp; printf(“R %2d: starting/n”,pthread_self()); &nbsp; while(ch!=’Z’) { &nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_mutex_lock(&amp;lock_it);/*锁住互斥量*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; if(share.how_many!=MAX) &nbsp;&nbsp;&nbsp; { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; share.buffer[share.how_many++]=ch++;/*把字母读入缓存*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“R %2d:Got char[%c]/n”,pthread_self(),ch-1);/*打印读入字母*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; if(share.how_many==MAX) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“R %2d:signaling full/n”,pthread_self()); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_cond_signal(&amp;write_it);/*如果缓存中的字母到达了最大值就发送信号*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;} &nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_mutex_unlock(&amp;lock_it);/*解锁互斥量*/ } sleep(1); printf(“R %2d:Exiting/n”,pthread_self()); return NULL; } &nbsp; void *write_some(void *junk) { int i; int n=0; printf(“w %2d: starting/n”,pthread_self()); &nbsp; while(ch!=’Z’) { &nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_mutex_lock(&amp;lock_it);/*锁住互斥量*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“/nW %2d:Waiting/n”,pthread_self()); &nbsp;&nbsp;&nbsp; while(share.how_many!=MAX)/*如果缓存区字母不等于最大值就等待*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_cond_wait(&amp;write_it,&amp;lock_it); &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“W %2d:writing buffer/n”,pthread_self()); &nbsp;&nbsp;&nbsp; for(i=0;share.buffer[i]&amp;&amp;share.how_many;++i,share.how_many--) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; putchar(share.buffer[i]); /*循环输出缓存区字母*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; pthread_mutex_unlock(&amp;lock_it);/*解锁互斥量*/ } printf(“W %2d:exiting/n”,pthread_self()); return NULL; } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

程序每读入5个字母，打印一遍，并清空缓存区，循环执行直到Y为止。

程序运行结果如下：

\#cc –lpthread –o readandwrite readandwrite.c

\#./readandwrire

R 1082330304: stareing

W 1090718784:string

W 1090718784:Waiting

R 1082330304:Got char\[A\]

R 1082330304:Got char\[B\]

R 1082330304:Got char\[C\]

R 1082330304:Got char\[D\]

R 1082330304:Got char\[E\]

R 1082330304:signaling full

W 1090718784:wring buffer

ABCDE

W 1090718784:Waiting

R 1082330304:Got char\[F\]

…………………………

**三、条件变量属性**

使用条件变量之前要先进行初始化。可以像我们前面那样可静态初始化pthread\_cond\_t my\_condition=PTHREAD\_COND\_INITIALIZER;也可以利用函数pthread\_cond\_init动态初始化。条件变量属性类型为pthread\_condattr\_t，它们由以下函数初始化或摧毁。

11．

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 名称:： </td> 
 <td> pthread_condattr_init/pthread_condattr_destroy </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 功能： </td> 
 <td> 初始化/回收pthread_condattr_t结构 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 头文件： </td> 
 <td> #include &lt;pthread.h&gt; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 函数原形： </td> 
 <td> int pthread_condattr_init(pthread_condattr_t *attr); int pthread_condattr_destroy(pthread_condattr_t *attr); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 参数： </td> 
 <td> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 返回值： </td> 
 <td> 若成功返回0，若失败返回错误编号。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

一旦某个条件变量对象被初始化了，我们就可以利用下面函数来查看或修改特定属性了。

12.

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 名称:： </td> 
 <td> pthread_condattr_getpshared/pthread_condattr_setpshared </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 功能： </td> 
 <td> 查看或修改条件变量属性 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 头文件： </td> 
 <td> #include &lt;pthread.h&gt; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 函数原形： </td> 
 <td> int pthread_condattr_init(const pthread_condattr_t *restrict attr); int pthread_condattr_destroy(pthread_rwlockattr_t *attr,int pshared); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 参数： </td> 
 <td> &nbsp; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 返回值： </td> 
 <td> 若成功返回0，若失败返回错误编号。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

pthread\_condattr\_getpshared函数在由valptr指向的整数中返回这个属性的当前值，pthread\_condattr\_setpshared则根据value的值设置这个属性的当前值。value的值可以是PTHREAD\_PROCESS\_PRIVATE或PTHREAD\_PROCESS\_SHARED(进程间共享).

**四、条件变量与互斥锁、信号量的区别**

到这里，我们把posix的互斥锁、信号量、条件变量都接受完了，下面我们来比较一下他们。

1.互斥锁必须总是由给它上锁的线程解锁，信号量的挂出即不必由执行过它的等待操作的同一进程执行。一个线程可以等待某个给定信号灯，而另一个线程可以挂出该信号灯。

2.互斥锁要么锁住，要么被解开（二值状态，类型二值信号量）。

3.由于信号量有一个与之关联的状态（它的计数值），信号量挂出操作总是被记住。然而当向一个条件变量发送信号时，如果没有线程等待在该条件变量上，那么该信号将丢失。

4.互斥锁是为了上锁而优化的，条件变量是为了等待而优化的，信号灯即可用于上锁，也可用于等待，因而可能导致更多的开销和更高的复杂性。