面试题：C语言中Linux条件变量超时等待的基本实现

实现思路

共享资源：使用一个数组作为共享缓冲区，生产者向其中写入数据，消费者从其中读取数据。
条件变量：用于通知消费者有新数据可用，或者通知生产者缓冲区有空间可写。
互斥锁：保护共享资源，确保在同一时间只有一个线程访问缓冲区。
超时等待机制：使用pthread_cond_timedwait函数实现条件变量的超时等待，避免无限期等待。

关键代码片段

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>

#define BUFFER_SIZE 5
int buffer[BUFFER_SIZE];
int in = 0;
int out = 0;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond_producer;
pthread_cond_t cond_consumer;

// 生产者线程函数
void* producer(void* arg) {
    int item = 0;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while ((in + 1) % BUFFER_SIZE == out) {
            // 缓冲区满，等待
            pthread_cond_wait(&cond_producer, &mutex);
        }
        buffer[in] = item++;
        printf("Produced: %d\n", buffer[in]);
        in = (in + 1) % BUFFER_SIZE;
        pthread_cond_signal(&cond_consumer);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

// 消费者线程函数
void* consumer(void* arg) {
    while (1) {
        struct timespec ts;
        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts);
        ts.tv_sec += 2; // 设置超时时间为2秒

        pthread_mutex_lock(&mutex);
        int ret = pthread_cond_timedwait(&cond_consumer, &mutex, &ts);
        if (ret == ETIMEDOUT) {
            printf("Consumer timed out\n");
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            continue;
        }
        while (in == out) {
            // 缓冲区空，等待
            pthread_cond_wait(&cond_consumer, &mutex);
        }
        int item = buffer[out];
        printf("Consumed: %d\n", item);
        out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
        pthread_cond_signal(&cond_producer);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

主函数

int main() {
    pthread_t tid_producer, tid_consumer;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond_producer, NULL);
    pthread_cond_init(&cond_consumer, NULL);

    pthread_create(&tid_producer, NULL, producer, NULL);
    pthread_create(&tid_consumer, NULL, consumer, NULL);

    pthread_join(tid_producer, NULL);
    pthread_join(tid_consumer, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond_producer);
    pthread_cond_destroy(&cond_consumer);

    return 0;
}

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