深入理解 pthread_cond_wait：條件變量與互斥鎖的正確協作模式

為什麼需要 while 迴圈檢查條件？

在多線程同步中，pthread_cond_wait() 是等待條件變量的標準方式。典型用法如下：

pthread_mutex_lock(&mtx);
while (head != NULL) {
    pthread_cond_wait(&cond, &mtx);
}
// 條件滿足，執行邏輯...
pthread_mutex_unlock(&mtx);

核心機制解析

1. 原子釋放鎖並等待：線程調用 pthread_cond_wait 時，會自動釋放互斥鎖並進入等待狀態，這兩步是原子的。
2. 喚醒後重新獲取鎖：當其他線程發送信號（signal 或 broadcast）後，等待線程被喚醒，但必須重新獲得互斥鎖才能繼續執行。
3. 虛假喚醒與競態條件：在線程重新獲取鎖的間隙，其他線程可能搶先獲得鎖並修改共享變量，導致條件不再滿足。此外，POSIX 標準允許「虛假喚醒」（spurious wakeup），即線程在無信號情況下被喚醒。

為什麼用 while 而非 if？

while (head != NULL) 確保線程喚醒後重新檢查條件。若條件不滿足，再次釋放鎖並進入等待。這樣能同時應對：

• 虛假喚醒
• 信號發送後、鎖獲取前，其他線程修改了共享變量
• 多線程競爭同一條件變量（「驚群效應」）

完整示例上下文

struct xxx* head; // 全局共享變量
pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

static void* thread_func(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mtx);
    while (head != NULL) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mtx);
    }
    // head == NULL 時的處理邏輯
    pthread_mutex_unlock(&mtx);
    return NULL;
}

注意：此處的「信號」指線程間的條件變量通知機制，非 Unix 信號。