信号量（Posix）

Posix信号量分为有名信号量和无名信号量

1. Posix有名信号量

有名信号量既可以用于线程间的同步也可以用于进程间的同步

sem都是创建在/dev/shm目录下，名字格式sem.xxx，只需要指定一个name名字即可。这是为什么名字被限制在NAME_MAX-4

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

创建并初始化有名信号灯

参数

name：信号灯的外部名字

oflag：选择创建或打开一个现有的信号灯

mode：权限位

value：信号灯初始值

返回值

成功时返回指向信号灯的指针，出错时为SEM_FAILED

oflag参数可以是0、O_CREAT（创建一个信号灯）或O_CREAT|O_EXCL（如果没有指定的信号灯就创建），如果指定了O_CREAT，那么第三个和第四个参数是需要的；该初始不能超过SEM_VALUE_MAX，这个常值必须低于为32767。二值信号灯的初始值通常为1，计数信号灯的初始值则往往大于1

如果指定了O_CREAT（而没有指定O_EXCL），那么只有所需的信号灯尚未存在时才初始化它。所需信号灯已存在条件下指定O_CREAT不是一个错误。该标志的意思仅仅是“如果所需信号灯尚未存在，那就创建并初始化它”。但是所需信号灯等已存在条件下指定O_CREAT|O_EXCL却是一个错误

int sem_unlink(const char *name);

要等到所有打开该信号量的进程关闭该信号量后才删除该信号

2. 举例

sem_t *sem;
//创建信号量，返回sem_t类型指针
if((sem = sem_open(argv[1],O_RDWR | O_CREAT,0644,atoi(optarg))) == SEM_FAILED)
{
    perror("sem_open() error");
    exit(-1);
}
//关闭打开的信号量
sem_close(sem);
sem_unlink(argv[1]);

3. Posix无名信号量

基于内存的信号量

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

pshared：信号量是由进程内线程共享，还是由进程之间共享

value：信号量的初始值

如果 pshared 的值为 0，那么信号量将被进程内的线程共享，并且应该放置在这个进程的所有线程都可见的地址上(如全局变量，或者堆上动态分配的变量)；如果 pshared 是非零值，那么信号量将在进程之间共享

int sem_destroy(sem_t *sem);

销毁一个有其它线程或进程当前阻塞的信号量将导致未定义行为

使用一个已经销毁的信号量将导致未定义结果

int sem_post(sem_t *sem);

sem_post函数的作用是给信号量的值加上一个“1”，它是一个“原子操作”，即同时对同一个信号量做加“1”操作的两个线程是不会冲突的

int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);

sem_wait函数也是一个原子操作，它的作用是从信号量的值减去一个“1”，但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法

sem_trywait()是函数sem_wait的非阻塞版，它直接将信号量sem减1，同时返回错误代码

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);

sem 指向的信号量当前值放置在 sval 指向的整数上

注：信号量的值可能在 sem_getvalue() 返回时已经被更改

4. 举例

建两个线程，这两个线程各自将自己的一个整型变量i从1 递增到100，并通过信号量控制递增的过程，即这两个整型变量的差不能超过5

void* th_fn1(void* arg)
{
    int i;
    for(i = 0; i < 100; ++i)
    {
        sem_wait(&sem1);
        printf("number in thread1 is %d\n",i);
        sem_post(&sem2);
    }
    pthread_exit((void*)"thread1exit\n");
}
void* th_fn2(void* arg)
{
    int i;
    for(i = 0; i < 100; ++i)
    {
        sem_wait(&sem2);
        printf("number in thread2 is %d\n",i);
        sem_post(&sem1);
    }
    pthread_exit((void*)"thread2exit\n");
}
int main(void)
{
    void *tret;
    sem_init(&sem1,0,5);
    sem_init(&sem2,0,5);
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_create(&tid1,NULL,th_fn1,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,th_fn2,NULL);
    pthread_join(tid1,&tret);
    pthread_join(tid2,&tret);
    sem_destroy(&sem1);
    sem_destroy(&sem2);
    return 0;
}  

5. 互斥量和信号量的区别

互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的

同步：是指在互斥的基础上，通过其它机制实现访问者对资源的有序访问