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线程条件变量生产者消费者模型 Linux环境 C语言实现

news 2025/8/16 3:03:40

只能用来解决同步问题，且不能独立使用，必须配合互斥锁一起用

头文件：#include <pthread.h>
类型：pthread_cond_t
PTHREAD_COND_INITIALIZER 初始化
初始化：int pthread_cond_init(pthread_cond_t * cond, NULL);
清理：int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t * cond);
P操作： int pthread_cond_wait(pthread_cond_t * cond, pthread_mutex_t *mutex);//mutex必须是pthread_mutex_lock返回后的
V操作： int pthread_cond_signal(pthread_cond_t * cond);//只是出队任务等待队列中的第一个任务，让该任务正在阻塞的P操作返回
V操作: int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t * cond);//出队任务等待队列中的所有任务，让所有正阻塞的任务的P操作返回功能：见函数名
返回值：成功0，失败错误码
mutex为已经处于锁状态的互斥锁，因此条件变量必须与一个互斥量配合使用

代码模板：

代码模板：
pthread_cond_t cond;
pthread_mutex_t lock;程序开始时：
pthread_mutex_init(&lock,NULL);
pthread_cond_init(&cond，NULL);程序结束前：
pthread_mutex_destroy(&lock);
pthread_cond_destroy(&cond);A线程为先做线程
pthread_mutex_lock(&lock);
....
pthread_mutex_unlock(&lock);
pthread_cond_signal(&cond);B线程为后做线程
pthread_mutex_lock(&lock);
if(条件表达式为真)
{pthread_cond_wait(&cond,&lock);
}
.....
pthread_mutex_unlock(&lock);

生产者消费者模型（生产者生产出来东西后消费者才能执行）

问题：设计程序，一个线程实现入队操作，另一个实现出队操作，如果队列中没有数据，出队线程不参与资源的竞争.（条件变量）

代码：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>#if  0
条件变量在生产者消费者模型中使用步骤：
1、定义条件变量和互斥锁，并初始化消费者线程：
1、加锁int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);2、判断公共资源中是否有数据
while(公共资源中没有数据成立)
{//造成线程的阻塞，在阻塞之前进行解锁//被唤醒后，申请加锁int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);}3、如果公共资源中有数据， 消费数据4、解锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);生产者线程：
1、加锁int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);2、生产数据， 并放到公共资源中3、解锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);4、发送信号给条件变量， 唤醒所有阻塞在条件变量上的线程int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);#endifstruct  node{int data;struct node *next;
};pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; // 初始化cond条件变量
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 初始化mutex锁struct node *head = NULL;//生产者线程
void* product(void* argv){struct node *pnew = NULL;// sleep(10);while(1){pnew = malloc(sizeof(struct node));assert(pnew != NULL);pnew->data = rand();pnew->next = NULL;printf("========product: %d\n", pnew->data);pthread_mutex_lock(&mutex); // 上锁pnew->next = head;head = pnew;pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁pthread_cond_signal(&cond); // 发出信号sleep(1);}return NULL;
}//消费者线程
void*  consumer(void* argv){struct node *pdel = NULL;while(1){pthread_mutex_lock(&mutex); // 上锁while(NULL == head){ // 判断条件是否满足printf("wait..\n");pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 解锁等待，条件满足后再上锁printf("wait  over...\n");}printf("------->consumer: %d\n", head->data);pdel = head;head = head->next;free(pdel);pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁sleep(1);}return NULL;
}int main(){pthread_t  pth1, pth2;if(0 != pthread_create(&pth1, NULL, product, NULL)){perror("pthread_create");return -1;}if(0 != pthread_create(&pth2, NULL, consumer, NULL)){perror("pthread_create");return -1;}pthread_join(pth1, NULL); // 回收线程pthread_join(pth2, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁锁pthread_cond_destroy(&cond); // 销毁条件变量return 0;
}