C语言学习之进程同步、线程同步——信号量(semaphore)

(一)概念

1. 信号量是一个整数,这个整数允许多进程或多线程同步他们的操作。这个整数必须大于等于0.

2. linux库函数中，类似有名映射、匿名映射，有名管道、无名管道，信号量也有有名信号量和匿名信号量。匿名信号量在内存中，不在文件系统中，一般用于线程之间的同步；有名信号量需要创建文件，一般用于进程之间的同步。有名信号量见：有名信号量

(二)匿名信号量库函数

1. #include
   int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
   功能:初始化一个匿名信号量
   参数:
   sem 指定了要初始化的信号量的地址
   pshared 0 多线程 非0 多进程
   value 指定了信号量的初始值
   返回值:
   成功 0
   错误 -1 errno被设置

2. #include
   int sem_destroy(sem_t *sem);
   功能:销毁一个匿名信号量
   参数:
   sem 指定要销毁的匿名信号量的地址
   返回值:
   成功 0
   错误 -1 errno被设置

3. #include
   int sem_post(sem_t *sem);
   功能:信号量的值加1操作.如果因此变为大于0.等待信号量的值变为大于0的进程或线程被唤醒,继续对信号量的值减一.
   参数:
   sem 指定具体的信号量
   返回值:
   成功 0
   错误 -1 errno被设置 信号量的值不变

4. #include
   int sem_wait(sem_t *sem);
   功能:减一操作 如果当前信号的值大于0,继续立即返回.
   如果当前信号量的值等于0.阻塞,直到信号量的值变为大于0.
   参数:
   sem 指定具体的信号量
   返回值:
   成功 0
   错误 -1 errno被设置 信号量的值不变

5. int sem_trywait(sem_t *sem);
   功能：尝试wait，不阻塞

6. int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
   功能：带时间的wait

   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   #include 
   
   typedef int que_t[6];
   que_t q;
   sem_t p;//可生产的数量
   sem_t c;//可消费的数量
   
   //生产者线程
   void *p_func(void *arg){
   	int t = 0;
   	while(1){
   		sem_wait(&p);
   		q[t] = rand() % 1000 + 1;
   		printf("p:%d\n", q[t]);
   		t = (t + 1) % 6;
   		sem_post(&c);
   		sleep(rand()%4+1);
   	}
   	return NULL;
   }
   
   //消费者线程
   void *c_func(void *arg){
   	int h = 0;
   	int tmp;
   	while(1){
   		sem_wait(&c);
   		tmp = q[h];
   		q[h] = -1;
   		h = (h+1)%6;
   		sem_post(&p);
   		printf("c:%d\n", tmp);
   		sleep(rand()%4+1);
   	}
   	return 0;
   }
   
   int main(void){
   	//初始化信号量的值
   	sem_init(&p, 0, 6);
   	sem_init(&c, 0, 0);
   	srand(time(NULL));
   	//创建两个线程，一个用于生产者，一个用于消费者
   	pthread_t tid, cid;
   	pthread_create(&tid, NULL, p_func, NULL);
   	pthread_create(&cid, NULL, c_func, NULL);
   	//阻塞等待线程汇合
   	pthread_join(tid, NULL);
   	pthread_join(cid, NULL);
   	//销毁信号量
   	sem_destroy(&p);
   	sem_destroy(&c);
   	return 0;
   }