Linux中信號量的示例分析

這篇文章給大家分享的是有關Linux中信號量的示例分析的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

Linux系統提出了信號量的概念。這是一種相對比較折中的處理方式，它既能保證線程間同步，數據不混亂，又能提高線程的并發性。注意，這里提到的信號量，與我們所學的信號沒有一點關系，就比如Java與JavaScript沒有任何關系一樣。

主要應用函數：

• sem_init函數

• sem_destroy函數

• sem_wait函數

• sem_trywait函數

• sem_timedwait函數

• sem_post函數

以上6 個函數的返回值都是：成功返回0， 失敗返回-1，同時設置errno。

細心的讀者可能留意到，它們沒有pthread前綴，這說明信號量不僅可以用在線程間，也可以用在進程間。

sem_t數據類型，其本質仍是結構體。但是類似于文件描述符一樣，我們在應用期間可簡單將它看作為整數，而忽略實現細節。

使用方法：sem_t sem; 我們約定，信號量sem不能小于0。使用時，注意包含頭文件 。

類似于互斥鎖，信號量也有類似加鎖和解鎖的操作，加鎖使用sem_wait函數，解鎖使用sem_post函數。這兩個函數有如下特性：

• 調用sem_post時，如果信號量大于0，則信號量減一;

• 當信號量等于0時，調用sem_post時將造成線程阻塞;

• 調用sem_post時，將信號量加一，同時喚醒阻塞在信號量上的線程。

上面提到的對線程的加一減一操作，由于sem_t的實現對用戶隱藏，所以這兩個操作只能通過函數來實現，而不能直接使用++、--符號來操作。

##sem_init函數

• 函數原型： int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

• 函數作用： 初始化一個信號量;

• 參數說明： sem：信號量 ; pshared：取0時，信號量用于線程間同步;取非0(一般為1)時則用于進程間同步; value：指定信號量初值，而信號量的初值，決定了允許同時占用信號量的線程的個數。

##sem_destroy函數

• 函數原型： int sem_destroy(sem_t *sem);

• 函數作用： 銷毀一個信號量

##sem_wait函數

• 函數原型： int sem_wait(sem_t *sem);

• 函數作用： 給信號量值加一

##sem_post函數

• 函數原型： int sem_post(sem_t *sem);

• 函數作用： 給信號量值減一

##sem_trywait函數

• 函數原型： int sem_trywait(sem_t *sem);

• 函數作用： 嘗試對信號量加鎖，與pthread_mutex_trylock類似;

##sem_timedwait函數

• 函數原型： int sem_timedwait(sem_t sem, const struct timespec abs_timeout);

• 函數作用： 限時嘗試對信號量加鎖

• 參數說明： sem：信號量; abs_timeout：與pthread_cond_timedwait一樣，采用的是絕對時間。

用法如下(例如超時時間設為1秒)：

• time_t cur = time(NULL);

• 獲取當前時間。 struct timespec t;

• 定義timespec 結構體變量t t.tv_sec = cur+1;

• 定時1秒 t.tv_nsec = t.tv_sec +100;

• sem_timedwait(&sem, &t);

• 傳參

生產者消費者信號量模型：

/*信號量實現 生產者 消費者問題*/ #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <semaphore.h> #define NUM 5                int queue[NUM];                                     //全局數組實現環形隊列 sem_t blank_number, product_number;                 //空格子信號量, 產品信號量 void *producer(void *arg) {     int i = 0;     while (1) {         sem_wait(&blank_number);                    //生產者將空格子數--,為0則阻塞等待         queue[i] = rand() % 1000 + 1;               //生產一個產品         printf("----Produce---%d\n", queue[i]);                 sem_post(&product_number);                  //將產品數++         i = (i+1) % NUM;                            //借助下標實現環形         sleep(rand()%3);     } } void *consumer(void *arg) {     int i = 0;     while (1) {         sem_wait(&product_number);                  //消費者將產品數--,為0則阻塞等待         printf("-Consume---%d\n", queue[i]);         queue[i] = 0;                               //消費一個產品          sem_post(&blank_number);                    //消費掉以后,將空格子數++         i = (i+1) % NUM;         sleep(rand()%3);     } } int main(int argc, char *argv[]) {     pthread_t pid, cid;     sem_init(&blank_number, 0, NUM);                //初始化空格子信號量為5     sem_init(&product_number, 0, 0);                //產品數為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; }

運行結果：

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