Linux sem信号量(线程同步机制四)

时间:2021-09-07 15:13:58

一、信号量基本原理

  信号量概念由荷兰科学家Dijkstra首先提出。信号量是一个特殊类型的变量,它可以被增加或者减少。但对其的关键访问被保证是原子操作,即使在一个多线程程序中也是如此。

信号量有两种类型:
  1.二进制信号量。它只有0和1两种取值。
  2.计数信号量。它可以有更大的取值范围。
  
  如果要用信号量来保护一段代码,使其每次只能被一个执行线程运行,就要用到二进制信号量。
  如果要允许有限数目的线程执行一段指定的代码,就需要用到计数信号量。

二、信号量基本操作

  信号量基本操作如下表所示:
Linux sem信号量(线程同步机制四)

  在使用信号量时需要包含头文件,如下所示:

#include<semaphore.h>

1.初始化信号量
  在使用信号量之前,需要定义信号量,定义信号量的代码如下:
  

sem_t sem;

  sem_init()函数用于初始化信号量,其函数声明如下:

int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);

  第1个参数sem为指向信号量结构的一个指针;
  第2个参数pshared表示是否为多进程共享当前信号量。Linux Threads没有实现多进程共享信号量,因此pshared必须为0,所有非0值的pshared输入都将使sem_init()返回-1,且置errno为ENOSYS;
  第3个参数value给出了信号量的初始值。

2.等待信号量
  sem_wait()函数以阻塞的方式等待信号量,若value的值大于0会将value的值减1,然后继续向下执行。若value的值为0会一直等待,直到value的值大于0。其函数声明如下所示:

int sem_wait(sem_t *sem);

  sem_trywait()函数以非阻塞方式等待信号量。若value的值大于0,会将value的值减1,然后返回0。若value的为0,则返回-1。其函数声明如下所示:

int sem_trywait(sem_t *sem);

3.释放信号量
  sem_post()函数用于释放信号量。此函数会将value的值加1,然后通知其他等待该信号量的线程。当有线程阻塞在这个信号量上时,调用这个函数会使其中的一个线程不再阻塞,选择机制同样是由线程的调度策略决定的。函数声明如下所示:

int sem_post(sem_t *sem);

  该函数成功时返回 0;错误时,信号量的值没有更改,返回-1 ,并设置errno 来指明错误。

4.获取信号量的值
  sem_getvalue()函数用于获取信号量的值。函数声明如下所示:

int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval)

5.销毁信号量
  sem_destroy()函数用来销毁信号量,其函数声明如下:

int sem_destroy(sem_t *sem);