互斥量和信号量之间的区别 - 进程内和进程间答案

【问题标题】：Difference between a mutex and semaphore - intra process and inter process互斥量和信号量之间的区别 - 进程内和进程间
【发布时间】：2015-01-23 01:50:21
【问题描述】：

阅读关于SO的各种帖子（互斥量和信号量）我得出以下结论，如果我错了，请纠正我。这主要与Windows有关。我了解关键部分是代码中需要保护的部分（即多个线程不能同时访问）。现在为了保护那些关键部分，互斥体被使用了。这些互斥锁可以是算法或数据结构。现在互斥锁通常可以有两种形式（进程内和进程间）。对于没有调用内核进行锁定的内部进程，我们可以使用Boost Thread synchronization primitives，例如lock_guard、unique_lock、shared_lock（单写/多读），对于进程间，我们可以使用@987654322 @.现在这些进程间互斥体基本上被称为信号量。我得出结论的原因是因为this post 声明

信号量是信号机制（“我完成了，你可以继续”的那种信号）。例如，如果您正在听歌曲（假设它是一首任务）在您的手机上，同时您的朋友给您打电话，中断将被触发，其上的中断服务程序 (ISR) 将通知呼叫处理任务唤醒。

现在提升进程间状态

.. Boost.Interprocess 实现了类似的同步机制来自不同进程的线程。

如果我对信号量的理解方向正确，请告诉我。

现在我不明白的信号量的另一个定义来自here 选择的答案状态

信号量与互斥量相同，但允许 x 个线程输入。

哪个正确描述了信号量的作用？它允许进程间资源保护还是允许特定数量的线程访问资源？如果是第二个，它不会破坏资源，因为多个线程正在访问它。

【问题讨论】：

在 Windows 中，信号量是一个事件，请参阅 CreateEvent
可以在这里找到一个很好的解释：koti.mbnet.fi/niclasw/MutexSemaphore.html 底线：互斥锁是一个值为 1 的信号量。基本上，资源是由多个线程还是由多个进程访问都没有关系。访问内存时存在差异，但这是另一个问题。

标签： c++ multithreading boost mutex semaphore

【解决方案1】：

信号量是一种围绕整数值构建的同步机制。锁定信号量（通常称为“等待信号量”）会减小该值，除非它为 0。在这种情况下，线程会停止，直到信号量值大于 0，因此可以适当地减小它。解锁信号量（通常称为“发布”或“信号”）无条件地将值增加 1。

通常在创建信号量时，您需要为其分配一个起始值。如果设置的值大于 1，则可以让多个线程输入受信号量“保护”的代码。

现在，互斥锁是一种二进制同步原语。从概念上讲，它可以与初始值为 1 的信号量进行比较。只有单个线程可以输入受互斥体保护的代码。

我不了解 Windows 世界，但在 Unix 上，信号量是一种操作系统结构，可用于同步多个进程。 Pthread 互斥锁通常用于协调单个进程内的线程，但也有一些技巧允许使用互斥锁进行进程间同步（共享内存块和创建互斥锁的特殊方法）。

【讨论】：

感谢您的回答“如果您设置的值大于 1，则可以让多个线程输入受信号量“保护”的代码。我遇到了 [this][1] post，它提供了一个信号量的示例代码。您是说当访问受保护的资源时计数会减少？ [1]:stackoverflow.com/questions/3928853/… - 谁叫锁？谁打电话给信号？
是的。当计数为 0 时，wait 有一个 --count_ 和 condition_.wait()。signal() 有一个无条件的 ++count_ 和 condition_.notify_one() 来唤醒任何等待条件变量的线程。
那么你是说需要保护的代码应该在这个信号量类中？您能否给出一个粗略的代码示例，说明如何将此类用于 3 个线程？
不，受保护的代码在信号量之外。注释不允许输入格式良好的代码。基本上，当您希望最多三个线程访问临界区时，您创建初始值为 3 (semaphore s(3);) 的信号量，然后您的代码块被 wait 和 signal 包围：s.wait(); /* protected code */; s.signal()。
您可以使用值为 1 的信号量来防止竞争条件。但是，还有其他考虑因素，例如性能或代码可读性，使互斥锁更适合该工作。

【解决方案2】：

Mutex 用于需要同步的单个对象实例（或 OP 提到的关键代码部分访问）的情况。示例：单个生产者-消费者访问队列/内存块。如果生产者当前已锁定互斥锁。在生产者释放它之前，消费者将被锁定（阻止）使用它。

信号量用于有多个共享资源实例的情况。因此，当添加新资源时，我们会执行 sem_post，而当获取或使用资源时，我们会执行 sem_wait(decrement) 。当计数低于 0 时， shm_wait 将被阻止。这是系统 V 中的一个示例。

回到上面的消费者-生产者示例的队列访问示例，可能有 4KB 可用，并且为了这里的论证，可以将访问原子地划分为 1KB，假设。因此，当所有 4KB 都可用时，信号量可以增加到 4，当没有可用时，信号量可以增加到 0。

【讨论】：