Linux多线程编程-信号量

时间：2021-05-26 15:17:09

        在Linux中，信号量API有两组，一组是多进程编程中的System V IPC信号量；另外一组是我们要讨论的POSIX信号量。这两组接口类似，但不保证互换。POSIX信号量函数都已sem_开头，并不像大多数线程函数那样以pthread_开头，常用的有以下5个：

#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);
int sem_destroy(sem_t *sem);
int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_post(sem_t *sem);

        这些函数的第一个参数sem指向被操作的信号量，上面这些函数成功时返回0，失败返回-1并设置errno。

l  sem_init函数用于初始化一个未命名的信号量(POSIX信号量API支持命名信号量，不过在该章节没有讨论)。pshared制定信号量的类型，如果其值为0，则表示这个信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程之间共享。value制定信号量的初始值，此外初始化一个已经被初始化的信号量将导致不可预期的后果

l  sem_destroy用于销毁信号量，以释放其占用的内核资源。如果销毁一个正在等待的信号量，则将导致不可预期的后果

l  sem_wait以原子操作将信号量值减1，如果信号量的值为0，则sem_wait将被阻塞，直到该信号量值为非0值

l  sem_trywait与sem_wait函数类似，不过它始终立即返回，而不论信号量是否具有非0值，相当于sem_wait的非阻塞版本。当信号量的值为非0时，sem_trywait对信号量执行减1操作；当信号量为0时，它将返回-1并设置errno为EAGAIN

l  sem_post以原子操作的方式将信号量的值加1，当信号量的值大于0时，其他正在调用sem_wait等待信号量的线程将被唤醒


线程中使用信号量示例： 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>

#define err_sys(msg) \
	do { perror(msg); exit(-1); } while(0)
#define err_exit(msg) \
	do { fprintf(stderr, msg); exit(-1); } while(0)

void *r1(void *arg)
{
	sem_t* sems = (sem_t *)arg;
	static int cnt = 10;

	while(cnt--)
	{
		sem_wait(sems);
		printf("I am in r1. I get the sems.\n");
	}
}

void *r2(void *arg)
{
	sem_t* sems = (sem_t *)arg;
	static int cnt = 10;

	while(cnt--)
	{
		printf("I am in r2. I send the sems\n");
		sem_post(sems);
		sleep(1);
	}
}

int main(void)
{
	sem_t sems;
	pthread_t t1, t2;

	printf("sems size: %d\n", sizeof(sems));
	/* sem_init()第二个参数为0表示这个信号量是当前进程的局部信号量，否则该信号
	 * 就可以在多个进程之间共享 */
	if(sem_init(&sems, 0, 0) < 0)
		err_sys("sem_init error");
	pthread_create(&t1, NULL, r1, &sems);
	pthread_create(&t2, NULL, r2, &sems);

	pthread_join(t1, NULL);
	pthread_join(t2, NULL);
	sem_destroy(&sems);

	return 0;
}

参考：

        1、《Linux高性能服务器编程》第14章 多线程编程/信号量


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