POSIX信号量 - 爱码网

信号量

进化版的互斥锁(1--》 N)

由于互斥锁的粒度比较大，如果我们希望在多个线程间对某一对象的部分数据进行共享，使用互斥锁是没有办法实现的，只能将整个数据对象锁住，这样虽然达到了多线程操作共享数据时保证数据正确性的目的，却无形中导致线程的并发性下降，线程从并行执行，变成了串行执行，与直接使用单进程无异。

主要应用函数

1 函数原型：

函数作用：初始化信号量

#include <semaphore.h>
sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
                                       返回值：若成功，返回0；若出错，返回--1

参数：

pshared：pshared参数表明是否在多个进程中使用信号量。（0 - 线程同步；1 - 进程同步）
value：最多有几个线程操作共享数据。

2 函数原型

函数作用：销毁信号量

#include <semaphore.h>
sem_destroy(sem_t *sem);
                       返回值：若成功，返回0；若出错，返回--1

3. 函数原型：

函数作用：加锁。调用一次相当于对sem做了-- 操作；如果sem值为0, 线程会阻塞

#include <semaphore.h>
sem_wait(sem_t *sem);
                      返回值：若成功，返回0；若出错，返回--1

4. 函数原型：

函数作用：尝试加锁。sem == 0, 加锁失败, 不阻塞, 直接返回

#include <semaphore.h>
sem_trywait(sem_t *sem);
                      返回值：若成功，返回0；若出错，返回--1

5. 函数原型：

函数原型：解锁 ++。对sem做了++操作

#include <semaphore.h>
sem_post(sem_t *sem);
                      返回值：若成功，返回0；若出错，返回--1

信号量基本操作：

sem_wait: 1. 信号量大于0，则信号量--
| 2. 信号量等于0，造成线程阻塞。
对应
|
sem_post：将信号量++，同时唤醒阻塞在信号量上的线程（类比pthread_mutex_unlock）

但，由于sem_t的实现对用户隐藏，所以所谓++、--操作只能通过函数来实现，而不是直接++、--符号

注意：信号量的初值，决定了占用了信号量的线程的个数。

生产者消费者信号量模型

测试代码：

/*信号量实现生产者 消费者问题*/

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

#define NUM 5

int queue[NUM];
sem_t blank_number, product_number;  //全局数组实现环形队列
                                     //空格子信号量、产品信号量

void *producer(void *arg) 
{
    int i = 0;
    while(1) {
        sem_wait(&blank_number);    //产者将空格子--，为0则则塞等待 
        queue[i] = rand() % 1000 + 1; //生产一个产品 
        printf("-----Produce-----%d\n", queue[i]);
        sem_post(&product_number);  //将产品数++ 
        
        i = (i + 1) % NUM;   //借助小标实现环形队列 
        sleep(rand() % 3);
    }
}

void * consumer(void *arg)
{
    int i = 0;
    while(1) {
        sem_wait(&product_number);   //消费者将产品--。为0则阻塞等待 
        printf("---Consumer-----%d\n", queue[i]);
        queue[i] = 0;   //消费掉一个产品
        sem_post(&blank_number);   //消费掉产品，将空格子++
        
        i = (i + 1) % NUM;
        sleep(rand() % 3);
    }
}

int main(int argc, char *arg[]) 
{
    pthread_t pid, cid;
    sem_init(&blank_number, 0, NUM); //初始化空格子信号量为5 
    sem_init(&product_number, 0, 0); //产品数为0 
    
    pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);  
    pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);  
        
        pthread_join(pid, NULL);
        pthread_join(cid, NULL);
    
    sem_destroy(&blank_number);
    sem_destroy(&product_number);
    return 0;
}

输出结果：

POSIX信号量