为什么使用pthread_cond_wait前需要调用pthread_mutex_lock?

在使用pthread_cond_wait函数之前，需要先调用pthread_mutex_lock函数来获取互斥锁。这是因为pthread_cond_wait函数的工作机制需要依赖互斥锁来保证线程的同步和互斥。

pthread_cond_wait函数用于线程的条件等待，它会使当前线程进入等待状态，直到满足某个条件才会被唤醒。在调用pthread_cond_wait函数之前，需要先获取互斥锁，以确保在等待期间其他线程不会修改共享资源。

具体的流程如下：
1. 线程A调用pthread_mutex_lock函数获取互斥锁，成功获取后继续执行。
2. 线程A调用pthread_cond_wait函数，此时会自动释放之前获取的互斥锁，并进入等待状态。
3. 在其他线程中，当满足某个条件时，调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数来唤醒等待的线程A。
4. 线程A被唤醒后，会再次尝试获取之前释放的互斥锁，成功获取后继续执行。

通过使用互斥锁和条件变量的组合，可以实现线程之间的同步和通信。互斥锁用于保护共享资源的访问，而条件变量用于线程之间的等待和唤醒操作。

相关问题

详细说明下 pthread_mutex_init pthread_cond_init pthread_create pthread_cond_signal pthread_mutex_unlock pthread_mutex_lock ，怎么使用，给出demo

pthread_mutex_init: 用于初始化互斥锁（mutex），将互斥锁设置为默认属性。

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);

pthread_cond_init: 用于初始化条件变量（condition variable），将条件变量设置为默认属性。

#include <pthread.h>

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

pthread_create: 用于创建一个新的线程，并执行指定的函数。

#include <pthread.h>

int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr, void *(*start_routine)(void*), void *arg);

pthread_cond_signal: 用于唤醒一个等待在条件变量上的线程。

#include <pthread.h>

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

pthread_mutex_unlock: 用于解锁互斥锁，允许其他线程获取该互斥锁。

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

pthread_mutex_lock: 用于加锁互斥锁，如果互斥锁已经被锁定，则调用线程会阻塞直到互斥锁被解锁。

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

下面是一个使用这些函数的简单示例：

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int count = 0;

void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 检查条件是否满足
    while (count < 10) {
        // 等待条件变量被唤醒
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    // 条件满足，执行任务
    printf("Thread: Count is now %d\n", count);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t thread;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);

    // 创建线程
    pthread_create(&thread, NULL, thread_func, NULL);

    // 模拟更新计数
    for (int i = 0; i < 15; ++i) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        count++;
        // 每次更新计数后，唤醒等待的线程
        if (count >= 10) {
            pthread_cond_signal(&cond);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    // 等待线程结束
    pthread_join(thread, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);

    return 0;
}

在上面的示例中，主线程更新一个计数器，当计数器达到10时，会通过条件变量唤醒等待的线程。等待的线程在条件满足时执行任务，并输出计数器的值。

pthread_mutex_lock和pthread_cond_wait的组合使用

pthread_mutex_lock和pthread_cond_wait的组合使用可以用于线程间的同步和通信。具体来说，pthread_mutex_lock用于保护共享资源，pthread_cond_wait则用于等待条件变量的发生。

当一个线程需要访问共享资源时，它首先需要获取互斥锁，如果互斥锁已经被其他线程占用，则该线程会被阻塞。当该线程成功获取互斥锁后，它可以访问共享资源，并且可以通过条件变量来等待某个条件的发生。如果条件不满足，则该线程会被阻塞，并且会自动释放互斥锁，以便其他线程可以访问共享资源。当条件满足时，另一个线程可以通过pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast来通知等待的线程，使其重新竞争互斥锁。

下面是一个简单的例子：

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int count = 0;

void* producer(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        count++;
        printf("producer: count = %d\n", count);
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
}

void* consumer(void* arg) {
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while (count == 0) {
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
        }
        count--;
        printf("consumer: count = %d\n", count);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
}

int main() {
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    pthread_create(&tid1, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, consumer, NULL);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}

在这个例子中，生产者线程不断地增加count的值，并通过pthread_cond_signal来通知等待的消费者线程。消费者线程则通过pthread_cond_wait来等待count的值不为0。当count的值不为0时，消费者线程减少count的值，并通过printf来输出count的值。