多线程编程之Apue3rd_Chapter15.10之posix信号量

看了APUE的chapter15，只重点看了15.10，学习了posix信号量。Posix信号量比起xsi信号量的优点是性能更好，在Linux3.2.0平台上性能提升很大。其中命名信号量使用方法如下。

1、  头文件#include <semaphore.h>

2、  函数：

（1）sem_t* sem_open(const char * name,int oflag, mode_t mode, unsigned int value)

这个函数是在使用之前先创建信号量，name是你要创建这个命名信号量的字符串名字。Name必须以/开头，并且后面不许再有/。

Oflag一般有两种取值，O-CREAT和O-CREAT|O-EXCL。取值为O-CREAT时候，需要提供全部四个参数的值。如果信号量不存在，则创建一个新的，如果存在，则使用，并没有初始化发生。取值为O-CREAT|O-EXCL时候，也需要提供全部四个参数的值，如果信号量已经存在，sem_open会出错。

mode的值类似Linux文件的权限码。用户读（4）、用户写（2）、用户执行（1），组读（4）、组写（2）、组执行（1），其他读（4）、其他写（2），其他执行（1）。例如网上别人代码的mode取0644，表示当前用户有读写权限，组用户和其他用户只有读权限。（Linux文件的权限修改是chmod 740 文件名，数字前没有0，与这里的不同。可能是命令自动把后面的740当成8进制数来操作。）C程序设计上说，以零开头的是8进制数。网上查网页上说：mode_t是无符号int类型。参考网页---- 《mkdir()函数、mode_t参数》，mkdir和 chmod中的mode也有类似的用法。

如果只使用已存在的命名信号量的值，只要提供name，oflag的值设为0，就可以了。

value是这个这个信号量的初始值，如果是二元信号量的话，一般取1。

函数运行成功的话，会返回一个指向sem_t结构体的指针，这个结构体就是刚刚创建的信号量。出错时返回SEM_FAILED。

sem_open创建的这个sem_t结构体，可能是在内核中开辟的。网上说：有名信号量是随内核持续的，所以如果如果我们不调用sem_unlink来删除它，它将一直存在，直到内核重启（如果一个进程创建了有名信号灯，并退出，那么这个信号灯依然存在）。网上说：有名sem_t是放在文件，无名的sem_t是放在内存。

（2）int sem_wait(sem_t* sem)

创建好信号量之后，如果要获取锁，就使用sem_wait，如果信号量的值此时为0，这个wait会使得当前的wait线程休眠，直到信号量的值为1，当前线程才能被唤醒，从而获取到锁，并执行信号量的值减1动作。

（3）int sem_post(sem_t* sem)

sem_post是释放锁的动作，会使得信号量的值加1，释放当前线程获取到的锁。

（4）int sem_close(sem_t* sem)

如果不使用信号量，需要将其关闭，可能是释放创建信号量时开辟的内存。函数参数是sem_t类型的指针。

（5）int sem_unlink(char* name)

这个函数用于从内核中销毁一个命名信号量。在sem_close执行后执行。

（2）（3）（4）(5)函数如果执行失败，会返回什么样的值，目前还不知道。

下面写一些测试代码：

gcc main.c -o main -lpthread

注意：从word拷贝到txt文本中，双引号的格式不对，需要修改为英文的双引号。需要包含<fcntl.h> ，O_CREAT是在这个文件中定义的。将sem_t*变量设置为全局变量，方便每个线程使用。

测试的时候出现的问题：第一次运行main，运行良好。Ctrl+C结束进程之后，第二次运行main，出现线程死锁现象。原因是，没有执行代码sem_unlink，导致后面重新使用原来存在的命名信号量，但它被之前的进程锁住了，为0。后面的进程想获取锁，就被死锁了。网上资料：进程结束之后，内核不会为进程获取的锁解锁。重启系统（内核），信号量消失，又可以使用了。

解决办法：将子线程的无限循环改为50次循环，从而执行母线程的退出代码：sem_close和sem_unlink，确保退出前销毁信号量。同时在每个线程释放锁之后 ，空循环10000次（10000次才能达到良好效果，5000不保险），使得另外一个线程有足够时间被唤醒，竞争到锁，不至于某个线程一直获取到锁（这个是南京华为的面试官问我的题目：多线程编程有没有遇到某个线程运行速度足够快，从而反复获得锁。我回来测试发现，的确有这种现象）。

修改后的代码放后面。

main.c

#include <semaphore.h>

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>      //O_CREAT

sem_t* sem1;

sem_t* sem2;

void* thfunc1(void* arg)

{

for(;;)

{

sem_wait(sem1);

printf("This is thread1 printing!\n");

sem_post(sem1);

}

return((void*)0);

}

void* thfunc2(void* arg)

{

for(;;)

{

sem_wait(sem1);

printf("This is thread2 printing!\n");

sem_post(sem1);

}

return((void*)0);

}

int main(int argc,char* argv[])

{

const char* c1 = "/wang_sem1";

int res;

pthread_t tid1,tid2;

void* c;

sem1 = sem_open(c1,O_CREAT,0644,1);

res = pthread_create(&tid1,NULL,thfunc1,NULL);

if(res!=0){

printf("can’t creat thread: %s\n",strerror(res));

}

res = pthread_create(&tid2,NULL,thfunc2,NULL);

if(res!=0){

printf("can’t creat thread: %s\n",strerror(res));

}

pthread_join(tid1,&c);

pthread_join(tid2,&c);

sem_close(sem1);

res = sem_unlink(c1);

if(res!=0)

printf("can’t delete semaphore\n");

return(0);

}

修改后的main.c

#include <semaphore.h>

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>      //O_CREAT

sem_t* sem1;

sem_t* sem2;

void* thfunc1(void* arg)

{

int i,j;

for(i=0;i<50;i++)             //for(;;)

{

sem_wait(sem1);

printf("This is thread1 printing!\n");

sem_post(sem1);

for (j=0;j<10000;j++)

{

}

}

return((void*)0);

}

void* thfunc2(void* arg)

{

int i,j;

for(i=0;i<50;i++)          //for(;;)

{

sem_wait(sem1);

printf("This is thread2 printing!\n");

sem_post(sem1);

for (j=0;j<10000;j++)

{

}

}

return((void*)0);

}

int main(int argc,char* argv[])

{

const char* c1 = "/wang_sem1";

int res;

pthread_t tid1,tid2;

void* c;

sem1 = sem_open(c1,O_CREAT,0644,1);

res = pthread_create(&tid1,NULL,thfunc1,NULL);

if(res!=0){

printf("can’t creat thread: %s\n",strerror(res));

}

res = pthread_create(&tid2,NULL,thfunc2,NULL);

if(res!=0){

printf("can’t creat thread: %s\n",strerror(res));

}

pthread_join(tid1,&c);

pthread_join(tid2,&c);

sem_close(sem1);

res = sem_unlink(c1);

if(res!=0)

printf("can’t delete semaphore\n");

return(0);

}