Unix 網絡編程：互斥鎖、條件變量與生產者-消費者模型 C++ 封裝

POSIX 線程同步原語速查

生產者-消費者模型設計

共享緩衝隊列 + 一把互斥鎖 + 一個條件變量。關鍵點：

• 生產者：鎖 → 生產 → 通知 → 解鎖
• 消費者：鎖 → while (queue.empty()) cond_wait → 消費 → 解鎖
• 用 while 而非 if 防止虛假喚醒。

C++ 封裝類圖

Mutex          : pthread_mutex_t 封裝，lock()/unlock()
CondMutex      : Mutex + pthread_cond_t，wait()/signal()
ProduceConsume : 純虛類，定義 Produce()/Consume()/ProduceComplete()/ConsumeComplete()/Condition()
ThreadFuncLoader: 靜態線程入口，調用上述虛函數

核心代碼片段

// 生產者線程邏輯
void* produce(void* arg) {
    ProduceConsume* pc = (ProduceConsume*)arg;
    while (true) {
        pc->mutex.lock();
        if (pc->ProduceComplete()) { pc->mutex.unlock(); break; }
        pc->Produce();                    // 實際生產動作
        pc->cond.signal();                // 通知消費者
        pc->mutex.unlock();
        usleep(1000);                     // 節流
    }
    return NULL;
}

// 消費者線程邏輯
void* consume(void* arg) {
    ProduceConsume* pc = (ProduceConsume*)arg;
    while (true) {
        pc->mutex.lock();
        while (!pc->ProduceComplete() && !pc->Condition()) // 條件不滿足等待
            pc->cond.wait(pc->mutex);
        if (pc->ConsumeComplete()) { pc->mutex.unlock(); break; }
        pc->Consume();
        pc->mutex.unlock();
        usleep(1000);
    }
    return NULL;
}

使用方式

1. 繼承 ProduceConsume 實現五個純虛函數。
2. 創建對象，調用 ThreadFuncLoader::StartProduce/Consume 啟動線程。
3. 框架自動處理鎖、等待、通知，使用者專注業務邏輯。

代碼倉庫

完整實現見 GitHub：Unix-Network-Programming

此封裝展示了如何將 POSIX 同步原語包裝為可復用的 C++ 框架，是系統級並發編程的優秀實踐。

1. 上一篇文章： strlen 與 strcpy 關鍵差異：長度計算 vs 內存拷貝（含 \0 陷阱）
2. 下一篇文章： POJ 3687 Labeling Balls：拓撲排序逆序 + 優先隊列貪心

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