Win32多线程之信号量（Semaphores）

   信号量是解决各种生产者/消费者问题的关键要素。这种问题会存在一个缓冲区，可能在同一时间内被读出数据或被写入数据。
   Win32中的一个semaphore可以被锁住最多n次，其中n是semaphore被产生时指定的。n常常被设计用来代表“可以锁住一份资源”的线程个数，不过并非单独一个线程就不能够拥有所有的锁定，这没什么理由可言。
    理论上可以证明，mutex是semaphore的一种退化。如果你产生一个semaphore并令最大值是1，那就是一个mutex。也因此，mutex又常常被称为binary semaphore。如果某个线程拥有一个binary semaphore，那么就没有其他线程能够获得其拥有权。在Win32中，这两种东西的拥有权(ownership)的意义完全不同，所以它们不能够交换使用，semaphores不像mutexes，它并没有所谓的“wait abandoned”状态可以被其他线程侦测到。
  在许多系统中，semaphores常被使用，因为mutexes可能并不存在，因为mutex存在的缘故，在Win32中semaphores被使用的情况就少得多。


产生信号量（Semaphore）
   要在Win32环境中产生一个semaphore，必须使用CreateSemaphore(0函数调用：
HANDLE CreateSemaphore(
    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpAttributes, 
    LONG lInitialCount, 
    LONG lMaximumCount, 
    LPCTSTR lpName
);


参数
lpAttributes        安全属性，如果是NULL，就表示要使用默认属性
lInitialCount       semaphore的初值，必须大于或等于0，并且小于或等于lMaximumCount。
lMaximumCount       semaphore的最大值，这也就是在同一时间内能够锁住semaphore之线程的最多个数。
lpName              Semaphore的名称（一个字符串）。任何线程（或进程）都可以根据这一名称引用到这个semaphore。这个值可以为NULL，意思是产生没有名字的semaphore。


返回值
 如果成功就传回一个handle，否则传回NULL，不论哪一种情况，GetLastError()都会传回一个合理的结果。如果指定的semaphore名称以及存在，则该函数还是成功的。GetLastError()会传回ERROR_ALREADY_EXISTS。


获得锁定
    Semaphore的各个相关术语，其晦涩比起mutexes有过则无不及。首先请你了解，semaphore的现值代表的意义是目前可用的资源数，如果semaphore的现值为1，表示还有一个锁定动作可以成功；如果现值为5，就表示还有五个锁定动作可以可以
成功。
  每当一个锁定动作成功，semaphore的现值就会减1.你可以使用任何一种Wait...()函数（例如WaitForSingleObject()）要求锁定一个一个semaphore。因此，如果semaphore的现值不为0，Wait...()函数会立刻返回。这和mutex很相，如果没有任何线程拥有mutex，Wait...()会立刻返回。
  如果锁定成功，你也不会收到semaphore的拥有权，因为可以有一个以上的线程同时锁定一个semaphore，所以谈semaphore的拥有权没有意义。在semaphore身上并没有所谓“独占锁定”这种事情。也因为没有拥有权的观念，一个线程可以反复调用Wait...（）函数以产生新的锁定，这和mutex绝不相同：拥有mutex的线程不论再调用多少次Wait...()函数，也不会被阻塞住。
   一旦semaphore的现值降到0，就表示资源已经耗尽。此时，任何线程如果调用Wait...()函数，必然要等待，直到某广告锁定被解除为止。
 
解除锁定（Releasing Locks）
   为了解除锁定，你必须调用ReleaseSemaphore()。这个函数将semaphore的现值增加一个定额。通常是1，并传回semaphore的前一个现值。
ReleaseSemaphore()和ReleaseMutex()类似。当你调用WaitForSingleObject()并获得一个semaphore锁定之后，你就需要调用ReleaseSemaphore()。Semaphore常常被用来保护固定大小的环状缓冲区(ring buffer)。程序如果要读取环状缓冲区的内容，必须等待semaphore。
线程将数据写入环状缓冲区，写入的数据可能不知一笔，在这种情况下解除锁定时的semaphore增额应该等于写入的数据笔数。
 
BOOL ReleaseSemaphore(
  HANDLE hSemaphore,
  LONG lReleaseCount,
  LPLONG lpPreviousCount
);
参数
hSemaphore     Semaphore的handle。
lReleaseCount   Semaphore现值的增额，该值不可以为0或者负数。
lpPreviousCount   借此穿厚厚semaphore原来的现值。


返回值
  如果成功，传回TRUE，否则，传回FALSE。失败时，可调用GetLastError()获得原因。
  ReleaseSemaphore()对于semaphore所造成的现值的增加，绝对不会超过CreateSemaphore()所指定的lMaximumCount。
  请记住，lpPreviousCount所传回来的是一个瞬间值，你不可以把
lReleaseCount加上*lpPreviousCount，就当作是semaphore的现值，因为其他线程可能已经改变了semaphore的值。
   与mutex不同的是，调用ReleaseSemaphore()的那个线程，并不一定就得是调用Wait...（）的那个线程，任何线程都可以在任何时间调用 ReleaseSemaphore(),解除被任何线程锁定的semaphore。
     为什么semaphore要有一个初值
      CreateSemaphore()的第二个参数是lInitialCount，它的存在理由和CreateMutex()的bInitialOwner参数的存在的理由是一样的。如果你把初值设定为0，你的线程就可以在产生semaphore之后进行初始化工作。待初始化工作完成后，调用ReleaseSemaphore()就可以把现值增加到其最大可能值。
   以环状缓冲区(ring buffer)为例，semaphore通常被产生时是以0为初值，所以任何一个等待中的线程都会停下来，一旦有东西呗加到环状缓冲区中，我们就以ReleaseSemaphore()增加semaphore的值。于是等待中的线程就可以继续进行。
   如果“将数据写入环状缓冲区”的那个线程，在它（或任何其他线程）调用Wait...()函数之前，先调用ReleaseSemaphore(),会出现想象不到的结果。就某种意义而言，这就完全退缩到mutex的运作情况了。