1.简介
linux sem 信号量是一种特殊的变量,访问具有原子性, 用于解决进程或线程间共享资源引发的同步问题。用户态进程对 sem 信号量可以有以下两种操作:
- 等待信号量:当信号量值为 0 时,程序等待;当信号量值大于 0 时,信号量减 1,程序继续运行。
- 发送信号量:将信号量值加 1
linux 信号量相关函数都声明头文件 semaphore.h 头文件中,所以使用信号量之前需要先包含头文件
2.函数操作
2.1 sem_init
该函数用于创建信号量,其原型如下:
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
该函数初始化由 sem 指向的信号对象,并给它一个初始的整数值 value。pshared 控制信号量的类型,值为 0 代表该信号量用于多线程间的同步,值如果大于 0 表示可以共享,用于多个相关进程间的同步。参数 pshared > 0 时指定了 sem 处于共享内存区域,所以可以在进程间共享该变量。
2.2 sem_wait
int sem_wait(sem_t *sem);
sem_wait 是一个阻塞的函数,测试所指定信号量的值,它的操作是原子的。若 sem value > 0,则该信号量值减去 1 并立即返回。若sem value = 0,则阻塞直到 sem value > 0,此时立即减去 1,然后返回。
int sem_trywait(sem_t *sem);
sem_trywait 函数是非阻塞的函数,它会尝试获取获取 sem value 值,如果 sem value = 0,不是阻塞住,而是直接返回一个错误 EAGAIN。
2.3 sem_post
把指定的信号量 sem 的值加 1,唤醒正在等待该信号量的任意线程。
int sem_post(sem_t *sem);
2.4 sem_getvalue
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);
获取信号量 sem 的当前值,把该值保存在 sval,若有 1 个或者多个线程正在调用 sem_wait 阻塞在该信号量上,该函数返回阻塞在该信号量上进程或线程个数。
2.5 sem_destroy
该函数用于对用完的信号量的清理。它的原型如下:
int sem_destroy(sem_t *sem);
成功则返回 0,失败返回 -1
3.生产者消费者模型
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <ctype.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#define N 10
int buf[N];
sem_t empty, full, pmutex, cmutex;
int productID = 0;
int in = 0, out = 0;
void* producer(void *arg)
{
pthread_t *tid = (pthread_t *)arg;
int i = 0;
while(i < 10)
{
sem_wait(&empty);
sem_wait(&pmutex);
productID ++;
buf[in] = productID;
in = (in+1)%N;
printf("%s%ld\t%s%d\n", "tid ", *tid, "生产:", productID);
sem_post(&pmutex);
sem_post(&full);
sleep(0.002);
i++;
}
return NULL;
}
void* consumer(void *arg)
{
pthread_t *tid = (pthread_t *)arg;
int i = 0;
while(i < 10)
{
sem_wait(&full);
sem_wait(&cmutex);
printf("%s%ld\t%s%d\n", "tid ", *tid, "消费:", buf[out]);
out = (out+1)%N;
sem_post(&cmutex);
sem_post(&empty);
sleep(0.003);
i++;
}
return NULL;
}
int main()
{
sem_init(&empty, 0, N);
sem_init(&full, 0, 0);
sem_init(&pmutex, 0, 1);
sem_init(&cmutex, 0, 1);
pthread_t pro1;
pthread_t con1;
pthread_create(&pro1, NULL, producer, &pro1);
pthread_create(&con1, NULL, consumer, &con1);
pthread_join(pro1, NULL);
pthread_join(con1, NULL);
sem_destroy(&empty);
sem_destroy(&full);
sem_destroy(&pmutex);
sem_destroy(&cmutex);
return 0;
}
4.加入讨论
5.参考博文
1.linux 多线程之信号量 sem_init
2.生产者消费者问题模拟(Linux C)
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