使用 pthread_cond_wait 和 pthread_cond_signal 保证屈服

Question

假设我有一个带有 3 个 POSIX 线程的 C 程序，共享一个全局变量、互斥体和条件变量，其中两个正在执行以下伪代码：

...process data...
pthread_mutex_lock( &mutex );
variable = data_ptr;
pthread_cond_signal( &cond );
pthread_mutex_unlock( &mutex );

第三个正在运行：

while(1) {
    while( variable == NULL ) {
        pthread_mutex_wait( &cond, &mutex );
    }
    printf( "Data is %d", *variable );
}

可以安全地假设第三个线程将看到来自前两个分别是？

换句话说，如果一个线程正在等待互斥锁和条件变量，那么可以安全地假设它是下一个获得锁的线程（如果它收到信号），而不是其他可能正在等待互斥锁和条件变量的线程。锁？

Answer 1

根据 pthread_cond_wait 联机帮助页

未阻塞的线程应根据调度策略（如果适用）争夺互斥锁，就好像每个线程都调用了 pthread_mutex_lock()。

不幸的是，据我所知，没有可用的调度策略可以为您提供所需的行为。

Answer 2

以下是我在标准中找到的内容：

4.13调度策略

调度策略会影响进程或线程的顺序：

[...]

• 当进程或线程从阻塞线程变为可运行线程时

一致的实现应定义每个调度策略可以修改优先级或以其他方式影响上面列出的每次发生时的进程或线程的顺序的方式。 此外，一致的实现应定义在什么其他情况下以及以什么方式每个调度策略可以修改优先级或影响进程或线程的顺序。

所以它显然是未定义的。 这并不奇怪：一般来说，您不能假设任何有关哪个可运行线程将被安排运行的信息。

Answer 3

不存在 pthread_mutex_wait 这样的东西。 我假设您的意思是：

pthread_mutex_lock(&mutex);
/* ... */
while (1) {
  while (variable == NULL)
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
  printf("Data is %d", *variable);
}
/* ... */
pthread_mutex_unlock(&mutex);

无法保证第三个线程会看到来自两个线程的数据。 pthread_cond_signal 将唤醒第三个线程，但它可能不会立即获取互斥锁。 其他写入者之一可能会首先获取互斥体。 然而，您可以通过更多的工作来实现您想要的：

void put(int *p) {
  pthread_mutex_lock(&mutex);
  while (variable)
    pthread_cond_wait(&cond_empty, &mutex);
  variable = p;
  pthread_cond_signal(&cond_full);
  pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

int *get() {
  int *ret;

  pthread_mutex_lock(&mutex);
  while (!variable)
    pthread_cond_wait(&cond_full, &mutex);
  ret = variable;
  variable = NULL;
  pthread_cond_signal(&cond_empty);
  pthread_mutex_unlock(&mutex);

  return ret;
}

通过显式等待读取变量，我们避免了潜在的竞争条件。