pthread_cond_wait与信号量

Question

使用pthread_cond_wait或使用信号量有什么优点/缺点？ 我等待这样的状态变化：

pthread_mutex_lock(&cam->video_lock); 
while(cam->status == WAIT_DISPLAY) { 
    pthread_cond_wait(&cam->video_cond, &cam->video_lock); 
} 
pthread_mutex_unlock(&cam->video_lock); 

使用正确初始化旗语，我想我能做到这一点是这样的：

while(cam->status == WAIT_DISPLAY) { 
    sem_wait(&some_semaphore); 
} 

什么是每种方法的利弊？

Answer 1

尽管信号量还有其他用途，但它适用于生产者 - 消费者模型。您的程序逻辑负责确保为等待次数提供适当的帖子数量。如果你发布一个信号而没有人等待，那么当他们等待时，他们立即继续。如果您的问题可以用信号量的计数值来解释，那么使用信号量应该很容易解决。

条件变量在某些方面有点宽容。例如，您可以使用cond_broadcast唤醒所有服务员，而制片人不知道有多少人。如果你没有人在等待它，cond_signal condvar然后没有反应。如果你不知道是否有兴趣的听众，这很好。这也是为什么聆听者应该总是在等待之前检查互斥状态 - 如果他们不这样，他们就会错过一个信号，直到下一个（可能永远不会）醒来。

所以一个条件变量适用于通知感兴趣的各方状态已经改变：你获得互斥量，改变状态，信号（或广播）condvar并释放互斥量。如果这描述你的问题，你在condvar领土。如果不同的听众对不同的状态感兴趣，你可以直接播放，然后每个人都会醒来，找出他们是否已经找到了他们想要的状态，如果不再等待。

用互斥量和信号量来尝试这种事情确实非常困难。问题出现在你想要获取互斥锁时，检查一些状态，然后等待信号量发生变化。除非你可以自动释放互斥量并等待信号量（在pthread中你不能），否则最终等待信号量同时持有互斥量。这会阻止互斥体，这意味着其他人无法将其用于执行您关心的更改。所以你会被诱惑添加另一个互斥体，这取决于你的具体要求。也许是另一个信号量。结果通常是不正确的代码，有害的竞态条件。

条件变量可以避免这个问题，因为调用cond_wait会自动释放互斥锁，释放它以供其他人使用。在cond_wait返回之前，互斥体会重新获得。

IIRC有可能仅使用信号量来实现一种condvar，但是如果您要实现与condvar一起使用的互斥锁需要使用trylock，那么它是一个严重的头部划伤，并且定时等待。不建议。所以不要认为你可以用condvar做什么都可以用信号量来完成。此外，当然互斥体可以有很好的信号量缺乏行为，主要是避免优先级倒置。

Answer 2

在你的第二个片段中，你获得了多次锁定，永远不会释放它。

一般来说，你所说的状态可以完全用信号量表示，那么你可以使用它。锁结构体积较小，并且需要较少的原子操作来检查/设置/释放。否则，如果状态复杂，并且代码的不同部分在相同变量的不同条件下等待（例如，此处需要x < 10;那么您希望y> x），请使用cond_wait。否则，请使用cond_wait。

Answer 3

条件允许你做一些信号量不会的事情。

例如，假设您有一些需要互斥体的代码，称为m。然而，它需要等到其他线程完成任务后，才会等待一个名为s的信号量。现在任何需要m的线程都会被阻止运行，即使线程m正在等待s。这些情况可以使用条件来解决。当你等待一个条件时，当前持有的互斥锁被释放，所以其他线程可以获得互斥锁。回到我们的例子，假设使用条件c而不是s。我们的线程现在获取m，然后有条件地等待c。这会释放m以便其他线程可以继续。当c变得可用时，m被重新获得，并且我们的原始线程可以继续愉快地沿着它的方式。

条件变量还允许您让全部线程等待条件变量通过pthread_cond_broadcast继续。此外，它还允许您执行定时等待，因此您不会永远等待。

当然，有时候你不需要条件变量，所以根据你的要求，其中一个可能会更好。

Answer 4

第二个片段是活泼的，不要这样做。

其他答案对相对优点有很好的讨论;我只是补充说明pthread_cond_broadcast是条件变量的明显优势。

除此之外，我只是更习惯于为变量指定条件，因为它们是您在Java中使用的变量，即使它们在检查共享标志时帮助您避免竞争。

确实，在第二个片段中，您没有任何锁定来保护cam-> status的读取，因此可以通过数据竞争来访问它。在这个特例中，大多数平台都可以让你摆脱这种困境，但是这种平台具有未定义的语义，POSIX和下一个C/C++标准的内存模型。

事实上，如果另一个线程分配一个新的凸轮结构并覆盖凸轮，则可能存在真实的竞争条件;等待的线程可能会看到'cam'指针的更新，而没有看到cam-> status的初始化。事实上，在这种情况下和总体上，第二个片段正在寻求麻烦。

http://www.hpl.hp.com/personal/Hans_Boehm/c++mm/