条件变量与mutex_unlock

Question

代码：

void *inc_func(void *arg)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_signal(&count_threshold_cv);
    sleep(1);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void *watch(void *arg)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_wait(&count_threshold_cv,&mutex);
    sleep(1);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
int main()
{
    pthread_t id[2];
    pthread_create(&id[0],NULL,watch,NULL);
    pthread_create(&id[1],NULL,inc_func,NULL);
    int i;
    for(i=0;i<2;i++)
        pthread_join(id[i],NULL);
}

现在我们有一个mutex_unlock函数要在每个线程中执行。还有一个锁着的互斥物。为什么这不导致一个undefined behaviour。因为两个线程都试图解锁同一个互斥体，这导致一个线程试图解锁一个已经解锁的互斥体。

编辑：pthread_cond_wait释放mutex供第二个线程使用。现在考虑第二个线程执行pthread_cond_signal，这将导致第一个线程重新获取mutex。现在，我们有两个具有相同mutex锁的线程，因为由于“睡眠”函数，这两个线程都没有执行mutex_unlock。我的理解错了吗？

Answer 1

• 如果要锁定的互斥对象已经锁定，则pthread_mutex_lock()将阻塞。如果互斥锁被解锁它就会返回。
• pthread_cond_wait()在开始等待时解锁互斥锁，锁在返回之前。如果所讨论的互斥对象仍然被锁定，返回可能会延迟。返回将是延迟，直到互斥锁被打开。

将上述内容组合在一起，并将其应用到您所展示的代码中，可以看到每个线程函数都从锁定开始，然后是解锁(以此类推)，所以一切都很好。

参考示例代码：pthread_cond_wait()在inc_func()调用pthread_mutex_unlock()时返回。

要成功地处理示例代码所描述的场景，需要考虑两种特殊情况

1. 信号首先出现的情况
2. 所谓“的情况是，pthread_cond_wait()返回时没有发出信号。

要处理这两种情况，每个条件都应该有一个watch变量。

pthread_mutex_t mutex = ...
pthread_cond_t count_threshold_cv = ...

int signalled = 0;

void *inc_func(void *arg)   
{
  pthread_mutex_lock(&mutex);

  pthread_cond_signal(&count_threshold_cv);
  signalled = 1;

  pthread_mutex_unlock(&mutex);  
}

void *watch(void *arg)
{
  pthread_mutex_lock(&mutex);

  while (0 == signalled)
  {
    pthread_cond_wait(&count_threshold_cv,&mutex);
  }

  pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

int main(void)
{
  pthread_t id[2];
  pthread_create(&id[0],NULL,watch,NULL);
  pthread_create(&id[1],NULL,inc_func,NULL);
  int i;
  for(i=0;i<2;i++)
    pthread_join(id[i],NULL);
}  

Answer 2

如果命令确实是

• watch首先运行并锁定(而inc_func在等待)
• 有互斥等待的watch使用pthread_cond_wait，它按照文档解锁mutext和块

这些函数原子释放互斥，导致调用线程在条件变量cond上阻塞；

这允许进行以下操作

• inc_func获取互斥对象，然后发出信号(此时互斥锁尚未释放)
• inc_func释放互斥对象
• 因为互斥锁被释放，互斥锁解锁，所以watch的执行恢复了，并且按照文档锁定了互斥锁。

在成功返回时，互斥锁已被锁定，并由调用线程拥有。

• 下面是互斥的合法释放。

您没有考虑的情况是，如果inc_func的代码在不切换到watch的情况下首先执行怎么办？

• inc_func锁定互斥对象
• inc_func信号，但没有人被信号，这是可以的。
• inc_func解锁互斥锁
• watch锁定互斥对象
• 然后等待条件变量，但是没有人发出信号，所以它将永远等待。