linux POSIX 信号量介绍

　　　　信号量
一．什么是信号量
信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）使用。
多线程可以同时运行多个线程函数完成功能，但是对于共享数据如果不加以锁定，随意改变共享数据的值会发生期望之外的结果！

本文主要介绍Linux下的 POSIX信号量：有名信号量和无名信号量
有名信号量，其值保存在文件中, 所以它可以用于线程也可以用于进程间的同步；
无名信号量，其值保存在内存中，故只用于线程的同步，多用共享内存。

POSIX信号量包含一个非负整型变量，并且带有两个原子操作wait 和signal。wait 还可以被称为down、P 或lock，signal 还可以被称为up、V、unlock 或post。在Uinx的API中用的是wait和post。

如果信号量的非负整形变量S大于零，wait就将其减1，如果S 等于0，wait 就将调用线程阻塞。对于post 操作，如果有线程在信号量上阻塞(此时S 等于0)，signal就会解除对某个等待线程的阻塞，使其从wait 中返回，如果没有线程阻塞在信号量上，post 就将S加1。

简单来说即：当S大于0时，线程正常运行不会阻塞；当S=0时，线程阻塞直到有post操作将其+1。假设S值设为1，信号量可实现互斥的功能。

信号量的一般操作是 创建-->PV操作-->删除

二. 无名信号量
头文件： <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared,unsigned value);
功能：初始化指定的信号量
返回值：成功 0 ； 错误 错误号。
参数说明：sem：信号量变量名；参数value为信号量的初始值。
参数pshared用于说明信号量的共享范围，如果pshared为0，那么该信号量只能由初始化这个信号量的进程中的线程使用，如果pshared非零，任何可以访问到这个信号量的进程都可以使用这个信号量。
必须保证只调用sem_init()进行初始化一次，对于一个已初始化过的信号量调用sem_init()的行为是未定义的

int sem_destroy(sem_t *sem);
功能：销毁一个指定的信号量
返回值：成功 0 ； 错误 错误号。
参数说明：sem：信号量变量名（sem_init内值）
摧毁一个有线程阻塞在其上的信号量的行为是未定义的。

P操作：
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t * sem, const struct timespec time);

减1信号量的值。信号量值为0时，sem_wait会阻塞，直到成功使信号量减1或者被信号中断时才返回；
sem_trywait为非阻塞版本，当信号量为0时，该函数返回-1并且将errno置为EAGAIN
sem_timedwait带有超时功能，超时到期并且信号量计数没能减1，sem_timedwait将返回-1且将errno设置为ETIMEDOUT。（毕竟一直阻塞也不是办法。。）

V操作：
int sem_post(sem_t *sem);
信号量加1，若此时有sem_wait正在阻塞则唤醒执行。

取值操作：
int sem_t getvalue(sem_t sem, int *val);
获取信号量的值，一般只用来调试，打印val查看。

三. 有名信号量
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,
mode_t mode, unsigned int value);
功能：创建或打开一个信号量
返回值：信号量指针，该指针可供其他对该信号量进行操作的函数使用
参数说明：name：信号量的名字，标识信号量；
oflag参数可以为：0，O_CREAT，O_EXCL。如果为0表示打开一个已存在的信号量，如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，如果存在则打开被返回。此时mode和value需要指定。如果为O_CREAT | O_EXCL，表示如果信号量已存在会返回错误。
mode参数用于创建信号量时，表示信号量的权限位，和open函数一样包括：S_IRUSR，S_IWUSR，S_IRGRP，S_IWGRP，S_IROTH，S_IWOTH。

int sem_close(sem_t *sem);
功能：sem_close用于关闭打开的信号量。当一个进程终止时，内核对其上仍然打开的所有有名信号量自动执行这个操作。
返回值：成功返回0，失败返回-1
调用sem_close关闭信号量并没有把它从系统中删除它，POSIX有名信号量是随内核持续的。即使当前没有进程打开某个信号量它的值依然保持。直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。

int sem_unlink(const char *name);
功能：将有名信号量立刻从系统中删除，但信号量的销毁是在所有进程都关闭信号量的时候（只close是不够的！）
返回值：成功返回0，失败返回-1

有名信号量的PV操作与无名信号量类似。

 

参考网上代码，自测了使用信号量同步线程的功能：

sem_t sem_g, sem_p;
int g_i_res=1;

void *pid_g(void)
{
    while(1)
    {
        sem_wait(&sem_g);
        g_i_res++;
        Sleep(1);
        if(g_i_res>50)
            system("pause");
        sem_post(&sem_p);
    }

}

void *pid_p(void)
{
    while(1)
    {
        sem_wait(&sem_p);
        printf("%d ", g_i_res);
        fflush(stdout);
        sem_post(&sem_g);

    }

}

int main()
{

    pthread_t tid1, tid2;
    sem_init(&sem_g, 0, 0);
    sem_init(&sem_p, 0, 1);

    pthread_create(&tid1, NULL, pid_g, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, pid_p, NULL);

    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);


    return 0;
}

说明：头文件按需添加，一般有<pthread.h>  <semaphore.h>  ，由于虽然是gcc编译但在Windows环境，所以用了<windows.h>的Sleep()

自己运行可以看到数字依次递增的打印过程，若不加system(pause)会无限刷屏的。。。

 

遇到新内容再更新吧~