#C 语言标准库函数 cnd_init

在头文件 threads.h 中定义。

/*********************************************
 * @brief 创建条件变量
 * @param[out] cond 返回条件变量 ID
 * @return 是否成功
 ********************************************/
int cnd_init(cnd_t* cond);

说明

创建一个条件变量，通过参数 cond 返回条件变量 ID。

不再使用时需要通过 cnd_destroy 函数清理条件变量。

条件变量能够原子地解锁互斥量并阻塞当前线程，从而高效地进入等待；当条件变量收到信号时，线程被唤醒并再次锁定互斥量。

参数

cond - 返回条件变量 ID

返回值

成功时返回 thrd_success
内存不足时返回 thrd_nomem
其它失败返回 thrd_error

#示例

#include <stdio.h>
#include <threads.h>

// 全局变量
mtx_t mutex;        // 互斥量
cnd_t cond;         // 条件变量
int turn = 1;       // 1 表示线程 1 打印，2 表示线程 2 打印 

// 线程函数1
int func1(void* data)
{
    // 与线程 2 交替打印
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        mtx_lock(&mutex);               // 锁定互斥量
        while (turn != 1)
        {
            cnd_wait(&cond, &mutex);    // 等待信号
        }
        printf("线程1: %d\n", i);
        turn = 2;
        cnd_signal(&cond);              // 发送信号，唤醒线程 2
        mtx_unlock(&mutex);             // 解锁互斥量
    }
    
    return 0;
}

// 线程函数2
int func2(void* data)
{
    // 与线程 1 交替打印
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        mtx_lock(&mutex);               // 锁定互斥量
        while (turn != 2)
        {
            cnd_wait(&cond, &mutex);    // 等待信号
        }
        printf("线程2: %d\n", i);
        turn = 1;
        cnd_signal(&cond);              // 发送信号，唤醒线程 1
        mtx_unlock(&mutex);             // 解锁互斥量
    }
    
    return 0;
}

int main(void)
{
    mtx_init(&mutex, mtx_plain);    // 创建互斥量
    cnd_init(&cond);                // 创建条件变量

    // 创建线程
    thrd_t th1, th2;
    thrd_create(&th1, func1, NULL);
    thrd_create(&th2, func2, NULL);

    // 等待线程结束
    thrd_join(th1, NULL);
    thrd_join(th2, NULL);

    // 清除互斥量和条件变量
    mtx_destroy(&mutex);
    cnd_destroy(&cond);
    
    return 0;
}

运行结果：

线程1: 0
线程2: 0
线程1: 1
线程2: 1
线程1: 2
线程2: 2
线程1: 3
线程2: 3
线程1: 4
线程2: 4
线程1: 5
线程2: 5
线程1: 6
线程2: 6
线程1: 7
线程2: 7
线程1: 8
线程2: 8
线程1: 9
线程2: 9

说明：

这个示例通过条件变量实现两个线程交替打印。

如果不用条件变量，一个线程要等待某个“条件”成立（例如示例中 turn 的值），它只能用轮询的方式：

while (turn != 1)
{
    // 一直检查，CPU空转，浪费资源
}

这会导致 CPU 忙等（busy-waiting），既浪费性能，又不利于调度。

条件变量的出现就是为了解决这个问题：

线程在条件不满足时调用 cnd_wait，解锁互斥量并阻塞当前线程，不消耗 CPU；
当另一个线程改变了条件，它调用 cnd_signal 或 cnd_broadcast 唤醒等待的线程；
被唤醒的线程会再次加锁互斥量，用户应当重新检查条件，如果满足，就继续运行。

#推荐阅读

#参考标准

C17 standard (ISO/IEC 9899:2018):
- 7.26.3.3 The cnd_init function (p: 276)
C11 standard (ISO/IEC 9899:2011):
- 7.26.3.3 The cnd_init function (p: 379)