pthread_cond_init, pthread_cond_destroy, pthread_cond_signal, pthread_cond_broadcast, pthread_cond_wait, pthread_cond_timedwait − opérations sur les conditions

#include <pthread.h>

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

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

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

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

Une condition (abréviation pour variable-condition) est un mécanisme de syncrhonisation permettant à un thread de suspendre son exécution juqu’à ce qu’une certaine condition (un prédicat) soit vérifiée. Les opérations fondamentales sur les conditions sont:

signaler la condition (quand le prédicat devient vrai) et attendre la condition

suspendre la condition jusqu’Ã ce qu’un autre thread signale la condition

Une variable condition doit toujours être associée à un mutex, pour éviter les race conditions (accès concurrents) où un thread se prépare à attendre une condition et un autre signale la condition juste avant que le premier n’attende rééllement.

pthread_cond_init initialise la variable condition cond, en utilisant les attributs de condition spécifiés par cond_attr, ou les attributs par défaut si cond_attr vaut NULL. L’implémentation LinuxThreads ne supporte aucun attribut de conditions, aussi le paramètre cond_attr est-il pour l’instant ignoré.

Les variables de type pthread_cond_t peuvent également être statiquement initialisées, en utilisant la constante PTHREAD_COND_INITIALIZER.

pthread_cond_signal relance l’un des threads attendant la variable condition cond. S’il n’existe aucun thread répondant à ce critière, rien ne se produit. Si plusieurs threads attendent sur cond, seul l’un d’entre eux sera relancé, mais il est impossible de savoir lequel.

pthread_cond_broadcast relance tous les threads attendant sur la variable condition cond. Rien ne se passe s’il n’y a aucun thread attendant sur cond.

pthread_cond_wait déverrouille atomiquement le mutex (comme pthread_unlock_mutex) et attend que la variable condition cond soit signalée. L’exécution du thread est suspendu et ne consomme pas de temps CPU jusqu’à ce que la variable condition soit signalée. Le mutex doit être verrouillé par le thread appelant à l’entrée de pthread_cond_wait. Avant de rendre la main au thread appelant, pthread_cond_wait reverrouille mutex (comme pthread_lock_mutex).

Déverrouiller le mutex et suspendre l’exécution sur la variable condition est effectué atomiquement. Donc, si tous les threads verrouillent le mutex avant de signaler la condition, il est garanti que la condition ne peut être signalée (et donc ignorée) entre le moment où un thread verrouille le mutex et le moment où il attend sur la variable condition.

pthread_cond_timedwait déverrouille atomiquement mutex et attend sur cond, comme le fait pthread_cond_wait, cependant l’attente est bornée temporellement. Si cond n’a pas été signalée après la période spécifiée par abstime, le mutex mutex est reverrouillé et pthread_cond_timedwait rend la main avec l’erreur ETIMEDOUT. Le paramètres abstime spécifie un temps absolu, avec la même origine que time(2) et gettimeofday(2): un abstime de 0 correspond à 00:00:00 GMT, le 1er Janvier 1970.

pthread_cond_destroy détruit une variable condition, libérant les ressources qu’elle possède. Aucun thread ne doit attendre sur la condition à l’entrée de pthread_cond_destroy. Dans l’implémentation LinuxThreads, aucune ressource ne peut être associée à une variable condition, aussi pthread_cond_destroy ne fait en fait rien d’autre que vérifier qu’aucun thread n’attend la condition.

pthread_cond_wait et pthread_cond_timedwait sont des points d’annulation. Si un thread est annulé alors qu’il est suspendu dans l’une de ces fonctions, son exécution reprend immédiatement, reverrouillant l’argument mutex à pthread_cond_wait et pthread_cond_timedwait, et exécute finalement l’annulation. Aussi, les gestionnaires d’annulation sont assurés d’être exécutés alors que mutex est verrouillé.

Ces fonctions ne sont pas fiables par rapport aux signaux asynchrones et ne doivent donc pas être utilisées dans des gestionnaires de signaux [Ndt: sous peine de perder leur propriété d’atomicité]. En particulier, appeller pthread_cond_signal ou pthread_cond_broadcast dans un gestionnaire de signal peut placer le thread appelant dans une situation de deadlock [Ndt: exclusion mutuelle avec lui-même !!].

Toutes ces fonctions renvoient 0 en cas de succès et un code d’erreur non nul en cas de problème.

pthread_cond_init, pthread_cond_signal, pthread_cond_broadcast, et pthread_cond_wait ne renvoient jamais de code d’erreur.

La fonction pthread_cond_timedwait renvoie l’un des codes d’erreur suivants en cas de problème:

ETIMEDOUT

La variable-condition n’a pas reçu de signal avant le timeout spécifié par abstime

EINTR

pthread_cond_timedwait a été interrompu par un signal

La fonction pthread_cond_destroy renvoie l’un des codes d’erreur suivants en cas de problème:

EBUSY

il existe des threads attendant cond.

Xavier Leroy <Xavier.Leroy@inria.fr>

Thierry Vignaud <tvignaud@mandrakesoft.com>, 2000

pthread_condattr_init(3), pthread_mutex_lock(3), pthread_mutex_unlock(3), gettimeofday(2), nanosleep(2).

Considérons deux variables globales partagées x et y, protégées par le mutex mut, et une variable condition cond pour signaler que x devient plus grand que y.

int x,y;
pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

Attendre que x devienne plus grand que y se réalise de la manière suivante:

pthread_mutex_lock(&mut);
while (x <= y) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mut);
}
/* agir sur x et y */
pthread_mutex_unlock(&mut);

Les modifications de x et y qui peuvent rendre x plus grand que y doivent signaler la condition si nécessaire:

pthread_mutex_lock(&mut);
/* modifer x et y */
if (x > y) pthread_cond_broadcast(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mut);

S’il peut être prouvé qu’au plus un thread en attente nécessite d’être réveillé (par exemple, s’il n’y a que deux threads communicant via x et y), pthread_cond_signal peut être utilisé en tant qu’alternative efficace à pthread_cond_broadcast. En cas de doute, utilisez pthread_cond_broadcast.

Pour attendre que x devienne plus grand que y avec un timeout de 5 secondes, faîtes:

struct timeval now;
struct timespec timeout;
int retcode;

pthread_mutex_lock(&mut);
gettimeofday(&now);
timeout.tv_sec = now.tv_sec + 5;
timeout.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;
retcode = 0;
while (x <= y && retcode != ETIMEDOUT) {
        retcode = pthread_cond_timedwait(&cond, &mut, &timeout);
}
if (retcode == ETIMEDOUT) {
        /* timeout */
} else {
        /* agir sur x et y */
}
pthread_mutex_unlock(&mut);