条件变量，锁，共享数据的关系

条件变量、共享数据和锁之间的三方耦合关系源于多线程环境下对资源访问的同步需求。以下是关键点分析：

条件变量中通常会对共享数据进行判断和处理，如果不加锁就会出现数据竞争的问题，所以并不是条件变量要跟锁一起使用，而是上锁为了保护共享数据，共享数据恰好在条件变量中，因此才会造成，条件变量，共享数据，锁的三方耦合

​锁的核心作用：保护共享数据

• 锁（如互斥锁）的根本目的是确保共享数据的原子性访问。在多线程场景中，若不对共享数据加锁，多个线程可能同时修改或读取数据，导致数据不一致（如脏读、写覆盖）。
• 示例：在生产者-消费者模型中，缓冲区作为共享数据，若不加锁，生产者和消费者可能同时操作缓冲区，导致计数错误或数据损坏。

​条件变量的依赖：需要锁实现原子操作

• 条件变量本身不保护数据，而是依赖于锁来实现条件判断与等待操作的原子性。具体来说：
  • 在调用 pthread_cond_wait 前，线程需先获取锁，检查条件是否满足。
  • 若条件不满足，pthread_cond_wait ​内部会自动释放锁并进入等待状态，避免其他线程因无法获取锁而无法修改共享数据。
  • 当条件满足被唤醒后，pthread_cond_wait 会重新获取锁，确保线程恢复执行时共享数据的状态一致性。
  • 关键机制：这种“释放锁-等待-重新获取锁”的流程，防止了因线程切换导致的竞态条件（如检查条件后、进入等待前的间隙被其他线程修改数据）。

三者的耦合逻辑

• ​共享数据：是多线程操作的目标（如计数器、缓冲区）。
• 锁：保护共享数据的访问，确保任一时刻仅一个线程操作数据。
• 条件变量：基于共享数据的状态（如缓冲区为空/满）协调线程的阻塞与唤醒，但必须通过锁来保证条件判断与后续操作（如进入等待）的原子性。
• 耦合示例：若线程A在判断条件后未加锁，线程B可能在A进入等待前修改共享数据，导致A的等待逻辑失效。而锁的存在强制线程B在修改数据前必须等待锁释放，从而确保线程A的条件判断与后续操作是原子的。

实际应用中的设计模式

​经典模式：

pthread_mutex_lock(&mutex);
while (条件不满足) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex); // 自动释放锁并等待
}
// 操作共享数据
pthread_mutex_unlock(&mutex);

​为何用 while 而非 if：防止虚假唤醒（spurious wakeup）。即使被唤醒，仍需重新检查条件，因为其他线程可能已修改数据。