pthread条件变量

pthread条件变量等待条件有两种方式：无条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待，其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。  
   
 无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()）的竞争条件。mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。

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

static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
 
struct node {
    int n_number;
    struct node *n_next;
} *head = NULL;
 
 // 线程清理函数
static void cleanup_handler(void *arg)
{
    printf("Cleanup handler of second thread.
");
    free(arg);
    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}

static void *thread_func(void *arg)
{
    struct node *p = NULL;
 
    pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);
    while (true) {
        //这个mutex主要是用来保证pthread_cond_wait的并发性
        pthread_mutex_lock(&mtx);

        /*
        因为pthread_cond_wait里的线程可能会被意外唤醒，
        如果这个时候head != NULL，则不是我们想要的情况。
        这个时候，应该让线程继续进入pthread_cond_wait
        */
        while (head == NULL) {                     
            /*
            pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx，
            然后阻塞在等待对列里休眠，直到再次被唤醒（大多数情况下是等待的条件成立而被唤醒，
            唤醒后，该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);再读取资源                 
            用这个流程是比较清楚的block-->unlock-->wait() return-->lock
            */
            pthread_cond_wait(&cond, &mtx);  
        }
        p = head;
        head = head->n_next;
        printf("Got %d from front of queue
", p->n_number);
        free(p);
        //临界区数据操作完毕，释放互斥锁
        pthread_mutex_unlock(&mtx);
    }
    pthread_cleanup_pop(0);
    return 0;
}
 
int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int i;
    struct node *p;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL); 

    for (i = 0; i < 3; i++) {
        p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));
        p->n_number = i;

        // 加锁->signal->解锁
        pthread_mutex_lock(&mtx);
        p->n_next = head;
        head = p;
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);
        sleep(1);
    }
    printf("cancel thread
");
    /*
    从外部终止子线程，子线程会在最近的取消点，退出线程
    最近的取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。
    */
    pthread_cancel(tid);
    // 等待cancel完成，不然可能不会执行到cleanup。
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("All done -- exiting
");
    return 0;
}

pthread_cleanup_push来注册清理函数rtn,这个函数有一个参数arg。在以下三种情形之一发生时，注册的清理函数被执行：
    1）调用pthread_exit。
    2）作为对取消线程请求(pthread_cancel)的响应。
    3）以非0参数调用pthread_cleanup_pop。
注意：
    1）如果线程只是由于简单的返回而终止的，则清除函数不会被调用。
    2）如果pthread_cleanup_pop被传递0参数，则清除函数不会被调用，但是会清除处于栈顶的清理函数。