Linux多线程编程-信号量

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。经常使用的有下面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);

这些函数的第一个參数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，只是在该章节没有讨论)。pshared制定信号量的类型，假设其值为0，则表示这个信号量是当前进程的局部信号量。否则信号量就能够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。

假设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，假设信号量的值为0，则sem_wait将被堵塞，直到该信号量值为非0值

l  sem_trywait与sem_wait函数类似。只是它始终马上返回，而不论信号量是否具有非0值，相当于sem_wait的非堵塞版本号。当信号量的值为非0时。sem_trywait对信号量运行减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，其它正在调用sem_wait等待信号量的线程将被唤醒

线程中使用信号量演示样例：

#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()第二个參数为0表示这个信号量是当前进程的局部信号量。否则该信号
	 * 就能够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;
}

參考：

1、《Linux高性能server编程》第14章 多线程编程/信号量