手把手教你实现生产者-消费者模型（条件变量版）

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生产者-消费者模型是多线程编程的“Hello, World!”，也是面试中的高频考点。本文将提供一份“食谱级”的详细指南，带你一步一步、从零开始，使用互斥锁和条件变量构建一个健壮的生产者-消费者模型。

一、 准备工作：定义共享资源与同步工具

在开始烹饪前，我们先准备好“食材”和“厨具”。

• “食材” (共享资源)：我们用一个链表作为公共缓冲区。

  // 产品节点structmsg{intnum;structmsg*next;};// 缓冲区头指针structmsg*head=NULL;

• “厨具” (同步工具)：一个互斥锁和一个条件变量。

  // 互斥锁，保护对 head 的访问pthread_mutex_tmutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;// 条件变量，用于在“有产品”时通知消费者pthread_cond_thas_product=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

二、 消费者实现流程 (六步法)

消费者的逻辑是“等待食材，然后加工”。下面我们分六步来实现它。

第一步：创建并初始化锁

这一步在全局范围内完成，如上面的“准备工作”所示。我们通过PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER宏静态初始化了mutex和has_product。

第二步：加锁

在检查缓冲区（链表）之前，必须先获取锁，以防止其他线程同时修改它。

// consumer a.cvoid*consumer(void*arg){while(1){pthread_mutex_lock(&mutex);// <-- 第二步：加锁// ...}}

第三步：判断条件与等待

这是最核心的步骤。如果缓冲区为空 (head == NULL)，消费者就需要等待。

// consumer b.cwhile(head==NULL){// <-- 第三步：循环判断条件// 调用 wait 函数，它会原子性地完成三件事：// 1. 阻塞当前线程// 2. 解锁 mutex// 3. 被唤醒后，重新加锁 mutexpthread_cond_wait(&has_product,&mutex);}

重点：wait函数的内部机制是关键。它自动解锁，让生产者有机会进入临界区；被唤醒后又自动加锁，确保后续操作的线程安全。

第四步：访问公共区数据

当wait函数返回后，线程必然持有锁，并且条件（理论上）已满足。此时可以安全地从缓冲区取数据。

// consumer c.c// (此时已持有锁)structmsg*mp=head;head=mp