一、简介

1.1 本质

• 不是锁，它不能单独保护共享数据。
• 用来 阻塞线程，直到某个条件满足。
• 通常配合互斥锁使用：
  • 互斥锁：保证条件检测和条件修改的互斥性。
  • 条件变量：负责等待和唤醒。
• 类型：pthread_cond_t

1.2 主要作用

• 在多线程程序中，让线程 高效等待某个条件成立，而不是不断轮询（节省 CPU 资源）。
• 提供“会合点”，实现线程之间的协调与通信。

1.3 主要 API

返回值：成功返回 0，失败返回错误号（非 errno）。

函数	作用	关键点
pthread_cond_init	初始化条件变量	一般 attr = NULL，或用 PTHREAD_COND_INITIALIZER 静态初始化
pthread_cond_destroy	销毁条件变量	释放资源
pthread_cond_wait	阻塞等待条件变量	原子操作：① 阻塞等待条件；② 自动释放互斥锁，唤醒时重新加锁
pthread_cond_timedwait	限时等待条件变量	使用 struct timespec 绝对时间
pthread_cond_signal	唤醒至少一个等待线程	适用于只需唤醒一个线程的场景
pthread_cond_broadcast	唤醒所有等待线程	适用于需要通知所有线程的场景

二、函数详解

返回值：成功返回 0，失败返回错误号（非 errno）。

2.1 初始化

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
                      const pthread_condattr_t *restrict attr);

• cond：条件变量指针

• attr：属性（通常 NULL）

• 静态初始化：

  pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
  

• 动态初始化：

  pthread_cond_init(&cond, NULL);
  

2.2 销毁

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

2.3 等待（阻塞）

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
                      pthread_mutex_t *restrict mutex);

• 作用：

  • 阻塞等待条件变量满足
  • 解锁已经加锁成功的互斥量（相当于pthread_mutex_unlock(&mutex)）
  • 当条件满足，函数返回时，重新加锁互斥量（相当于pthread_mutex_lock(&mutex)）

• 阻塞等待 cond，并自动释放 mutex（原子操作，不可再分）

• 被唤醒后，自动重新加锁 mutex

• 原子操作，不会发生竞争条件，不会失去 CPU

2.4 限时等待

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
                           pthread_mutex_t *restrict mutex,
                           const struct timespec *restrict abstime);

• abstime 是绝对时间（相对时间会导致立即超时）
  • 绝对时间：从 1970 年 1 月 1 日 00: 00: 00 开始，计算时间
• 示例：

  time_t cur = time(NULL);
  struct timespec t;
  t.tv_sec = cur + 1; // 等待 1 秒
  t.tv_nsec = 0;
  pthread_cond_timedwait(&cond, &mutex, &t);
  

2.5 唤醒线程

唤醒一个线程：

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

唤醒所有线程：

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

示例：

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

pthread_mutex_lock(&mutex);
while (!条件满足) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
}
// 条件满足，执行任务
pthread_mutex_unlock(&mutex);

配合 signal/broadcast：

pthread_mutex_lock(&mutex);
条件已满足 = 1;
pthread_cond_signal(&cond); // 或 pthread_cond_broadcast
pthread_mutex_unlock(&mutex);