使用信号量实现线程互斥

在上一篇文章中，讲述了线程中互斥锁的使用，达到对共享资源互斥使用。除了使用互斥锁，信号量，也就是操作系统中所提到的PV原语，能达到互斥和同步的效果，这就是今天我们所要讲述的信号量线程控制。

PV原语是对整数计数器信号量sem的操作，一次P操作可使sem减一，而一次V操作可是sem加一。进程（或线程）根据信号量的值来判断是否对公共资源具有访问权限。当信号量的值大于零或等于零的时候，该进程（或线程）具有对公共资源访问的权限，否则，当信号量的值小于时，该进程（或线程）就会被阻塞，直到信号量的值大于或等于一。

1、在LINUX中，实现了POSIX的无名信号量，主要用于线程间的互斥同步，下面将简单介绍一些函数接口：

（1）、sem_init

功能：         用于创建一个信号量，并初始化信号量的值。

头文件：       <semaphore.h>

函数原型：     int sem_init (sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);

函数传入值：   sem:信号量。

                   pshared:决定信号量能否在几个进程间共享。由于目前LINUX还没有实现进

                               程间共享信息量，所以这个值只能取0。

函数返回值：   0：成功。

                   -1：失败。

（2）其他函数。

int sem_wait       (sem_t* sem);

int sem_trywait   (sem_t* sem);

int sem_post       (sem_t* sem);

int sem_getvalue (sem_t* sem);

int sem_destroy   (sem_t* sem);

功能：sem_wait和sem_trywait相当于P操作，它们都能将信号量的值减一，两者的区别在

        于若信号量的值小于零时，sem_wait将会阻塞进程，而sem_trywait则会立即返回。

        sem_post相当于V操作，它将信号量的值加一，同时发出唤醒的信号给等待的进程

       （或线程）。

        sem_getvalue 得到信号量的值。

        sem_destroy 摧毁信号量。

函数传入值： sem:信号量。

函数返回值： 同上。

2、函数实现。

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#include <stdio.h>    

#include <stdlib.h>    

#include <unistd.h>    

#include <pthread.h>    

#include <semaphore.h>    

#include <errno.h>    

  

#define return_if_fail(p)  /  

    if((p) == 0){printf ("[%s]: func error!", __func__);return;}    

    

typedef struct _PrivInfo    

{    

  sem_t    sem;    

  int      lock_var;    

  time_t   end_time;    

}PrivInfo;    

    

static void info_init (PrivInfo* thiz);    

static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz);    

static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz);    

    

int main (int argc, char** argv)    

{    

  pthread_t pt_1 = 0;    

  pthread_t pt_2 = 0;    

  int ret = 0;    

  PrivInfo* thiz = NULL;    

    

  thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo));    

  if (thiz == NULL)    

  {    

    printf ("[%s]:Failed to malloc PrivInfo./n");    

    return -1;    

  }    

    

  info_init (thiz);    

      

  ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz);    

  if (ret != 0)    

  {    

    perror ("pthread_1_create:");    

  }    

    

  ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz);    

  if (ret != 0)    

  {    

    perror ("pthread_2_create:");    

  }    

    

  pthread_join (pt_1, NULL);    

  pthread_join (pt_2, NULL);    

    

  sem_destroy (&thiz->sem);    

  free (thiz);    

  thiz = NULL;    

    

  return;    

}    

    

static void info_init (PrivInfo* thiz)    

{    

   return_if_fail (thiz != NULL);    

    

   thiz->lock_var = 0;    

   thiz->end_time = time(NULL) + 10;    

    

   sem_init (&thiz->sem, 0,  1);    

    

   return;    

}    

    

static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz)    

{    

  return_if_fail(thiz != NULL);    

    

  int i = 0;    

    

  while (time(NULL) < thiz->end_time)    

  {    

     sem_wait (&thiz->sem);    

     printf ("pthread: pthread1 get lock./n");    

    

     for (i = 0; i < 2; i ++)    

     {    

         thiz->lock_var ++;    

         sleep (1);    

     }    

    

     sem_post (&thiz->sem);    

     printf ("pthread1: pthread1 unlock/n");    

    

     sleep (1);    

  }    

    

   return;    

}    

    

static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz)    

{    

   return_if_fail (thiz != NULL);    

    

   while (time (NULL) < thiz->end_time)    

   {    

      sem_wait (&thiz->sem);    

      printf ("pthread2: pthread2 get lock!/n");    

      printf ("the lock_var = %d/n", thiz->lock_var);    

    

      sem_post (&thiz->sem);    

      printf ("phtread2: pthread2 unlock./n");    

    

      sleep (3);    

   }    

    

   return;    

}    

从上面的实例中可以看出，通过信号量实现共享资源中的互斥使用，跟上一篇文章中的互斥锁的效果是一样的。但是通过互斥锁还有一个更加方便的功能，就是同步。下一篇文章将讲述线程间通过信号量的同步实现。