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提問：
- 線程同步是什麼意思？爲什麼需要線程同步？不同步會導致什麼後果？
- 線程同步有什麼方法，接口？如何使用？
- 如何使用線程條件變量？
基本常識：
- 臨界區（critical section）是指訪問某一共享資源的代碼片段。
- 原子操作（atomic operation）是指訪問同一共享資源的其他線程不應中斷該片段執行。
- 儘管C語言的運算符看似簡單，其操作未必屬於原子操作。
- 自動變量（Automatic Variable）指的是局部作用域變量。
- 死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，由於競爭資源或者由於彼此通信而造成的一種阻塞的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱爲死鎖進程。
英文縮寫與全稱：
- futex 全稱爲fast user space mutex 即快速用戶空間互斥量。
- mutual exclusion 即互斥。
- condition variable 即條件變量
1.線程同步是什麼意思？爲什麼需要線程同步？不同步會導致什麼後果？
- 同步就是協同步調，按預定的先後次序進行運行。如進程、線程同步，可理解爲進程或線程A和B一塊配合，A執行到一定程度時要依靠B的某個結果，於是停下來，示意B運行；B依言執行，再將結果給A；A再繼續操作。（摘自百度百科）
- 對於爲什麼需要線程同步？和不同步導致的後果？可以參考基本代碼中的第一個例子（鏈接在文章頂部）。
2.線程同步有什麼方法，接口？如何使用？
- 線程同步的兩個工具：互斥量（mutex）和條件變量（condition variable）。互斥量可以幫助線程同步對共享資源的使用，條件變量則是在此之外的拾遺補缺，允許線程相互通知共享變量的狀態發生了變化。
一、互斥量
互斥量使用和接口
#include<pthread.h>
pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
靜態分配互斥量。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
鎖定某一互斥量。
成功返回0，失敗返回錯誤號（正數）。
參數mutex表示互斥量。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
將某一互斥量解鎖。
成功返回0，失敗返回錯誤號（正數）。
參數mutex表示互斥量。
- 對於mutex互斥量，可以理解爲0鎖定狀態，1未鎖定狀態。線程1訪問時，如果mutex爲1，則線程讓mutex減一，然後進入裏面。這時候其他線程想要訪問，但由於mutex爲0，所以其他線程等待。直到線程1訪問結束，調用pthread_mutex_unlock()讓mutex加一，表示自身使用完畢。其他線程才能開始訪問臨界區，當然多個線程誰先訪問，這是不確定的。
- 使用案例在代碼段（頂）。
- Pthreads API 提供了 pthread_mutex_trylock()和pthread_mutex_timedlock()。這兩個函數與pthread_mutex_lock()有一些區別，可以參考手冊頁（manual page）來使用。
動態化初始互斥量及其銷燬
- 靜態初始值PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER，只能用於如下互斥量進行初始化：經由靜態分配且攜帶默認屬性。其他情況下，必須調用pthread_mutex_init()對互斥量進行動態初始化。
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t* attr);
動態初始化互斥量。
成功返回0，失敗返回對應錯誤號。
參數mutex爲互斥量
參數attr是指向pthread_mutexattr_t類型對象的指針，該對象在函數調用前已經經過了初始化處理，用於定義互斥量的屬性。
若將attr參數置爲NULL，則互斥量的各種屬性會取默認值。
- SUSv3規定，初始化一個已初始化的互斥量將導致未定義的行爲，應當避免這一行爲。
- 如下情況必須使用動態初始化：
- 動態分配於堆中的互斥量。
- 互斥量是在棧中分配的自動變量。
- 初始化經由靜態分配，且不使用默認屬性的互斥量。
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
銷燬動態分配的互斥量。
成功返回0，失敗返回對應錯誤號。
- 當不再需要經由自動或動態分配的互斥量時，應使用pthread_mutex_destroy()將其銷燬。（靜態分配的不需要）
- 只有當互斥量處於未鎖定狀態，且後續也無任何線程企圖鎖定它時，將其銷燬纔是安全的。若互斥量駐留於動態分配的一片內存區域中，應在釋放（free）此內存區域前纔將其銷燬。對於自動分配的互斥量，也應在宿主函數返回前將其銷燬。
- 經由pthread_mutex_destroy()銷燬的互斥量，可調用pthread_mutex_init()對其重新初始化。
互斥量的屬性
- 由於很懶加上時間不夠，而且自身也不太懂，這一段跳過（有空再來補），有興趣可以看書或網上查。（萬分抱歉）
- 放了一個書上的例子在代碼區（頂）3。
二、通知狀態的改變：條件變量(condition variable)
- 互斥量防止多個線程同時訪問同一共享變量。條件變量允許一個線程就某個共享變量（或其他共享資源）的狀態變化通知其他線程，並讓其他線程等待（堵塞於）這一通知。
- 代碼區（頂）4 提供了一個例子。表明了主線程不停地循環檢查變量avail的狀態，故而造成了CPU資源的浪費。採用條件變量這一問題就解決了。允許一個線程休眠直至獲得另一個線程的通知（收到信號）去執行某些操作。
- 條件變量負責就共享變量的狀態改變發出通知，而互斥量提供對該共享變量訪問的互斥。
通知和等待條件變量
int pthread_cond_singal(pthread_cond_t *cond);
發出信號cond，使其他處於等待狀態的線程喚醒。只保證喚醒至少一條遭到阻塞的線程。
注意：如果先發信號，而其他線程還未進入等待，是沒有用的。
成功返回0，失敗返回錯誤號。
int pthread_cond_broadcase(pthread_cond_t *cond);
發出信號cond，喚醒所有遭阻塞的線程。
成功返回0，失敗返回錯誤號。
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
阻塞線程，等待信號。
成功返回0，失敗返回錯誤號。