linux c 条件变量

在Linux C编程中，条件变量（Condition Variables）是一种同步机制，用于协调多个线程之间的共享状态。条件变量允许线程等待某个特定条件的成立，从而避免忙等待（busy-waiting），提高系统资源的利用率。

基础概念

条件变量通常与互斥锁（Mutex）一起使用，以确保线程安全地访问共享资源。线程在检查条件是否满足之前，必须先获得互斥锁。如果条件不满足，线程会释放互斥锁并进入等待状态，直到其他线程改变条件并通知它。

优势

避免忙等待：线程在等待条件成立时不会占用CPU资源。
线程间通信：允许线程之间以一种松耦合的方式进行通信。
灵活性：可以精确控制哪些线程被唤醒。

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，条件变量用于协调生产者和消费者之间的速度差异。
读者-写者问题：多个读者线程可以同时读取共享资源，但写者线程必须独占访问，条件变量用于同步读者和写者。

示例代码

以下是一个简单的生产者-消费者模型的示例代码，使用条件变量和互斥锁：

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

#define BUFFER_SIZE 5

int buffer[BUFFER_SIZE];
int count = 0;

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_full = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond_empty = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

void* producer(void* arg) {
    while (1) {
        int item = rand() % 100;
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == BUFFER_SIZE) {
            pthread_cond_wait(&cond_full, &mutex);
        }
        buffer[count++] = item;
        printf("Produced: %d
", item);
        pthread_cond_signal(&cond_empty);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
}

void* consumer(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == 0) {
            pthread_cond_wait(&cond_empty, &mutex);
        }
        int item = buffer[--count];
        printf("Consumed: %d
", item);
        pthread_cond_signal(&cond_full);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
}

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;
}