Linux多线程信号量的概念和使用

（转载）http://blog.csdn.net/xinu2009/article/details/6768133

 信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。

------函数sem_init（）用来初始化一个信号量。

       它的原型为：　extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));

sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。

-----函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。　

-----函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。

-----函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。

-----函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。

（1）信号量用sem_init函数创建的，下面是它的说明：
　　#include<semaphore.h>
        int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
        这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项，并指定一个整数类型的初始值。pshared参数控制着信号量的类型。如果 pshared的值是０，就表示它是当前里程的局部信号量；否则，其它进程就能够共享这个信号量。我们现在只对不让进程共享的信号量感兴趣。　（这个参数受版本影响），　pshared传递一个非零将会使函数调用失败。
（2）这两个函数控制着信号量的值，它们的定义如下所示：
　　
　　#include <semaphore.h>
        int sem_wait(sem_t * sem);
        int sem_post(sem_t * sem);
 
        这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
        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；而同时对同一个文件进行读、加和写操作的两个程序就有可能会引起冲突。信号量的值永远会正确地加一个“2”－－因为有两个线程试图改变它。
        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。也就是说，如果你对一个值为2的信号量调用sem_wait(),线程将会继续执行，信号量的值将减到1。如果对一个值为0的信号量调用sem_wait()，这个函数就会地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值，那么当它被第三个线程增加一个“1”时，等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行，另一个还将处于等待状态。
         信号量这种“只用一个函数就能原子化地测试和设置”的能力下正是它的价值所在。还有另外一个信号量函数sem_trywait，它是sem_wait的非阻塞搭档。
    （3）  最后一个信号量函数是sem_destroy。这个函数的作用是在我们用完信号量对它进行清理。下面的定义：
          #include<semaphore.h>
          int sem_destroy (sem_t *sem);
          这个函数也使用一个信号量指针做参数，归还自己占据的一切资源。在清理信号量的时候如果还有线程在等待它，用户就会收到一个错误。
         与其它的函数一样，这些函数在成功时都返回“0”。

********************************************************************************************************

程序举例如下：

 1 #include <stdio.h> 

 2 #include <stdlib.h> 

 3 #include <unistd.h> 

 4 #include <pthread.h> //包含线程相关头文件

 5 #include <errno.h> 

 6 #include <sys/ipc.h> 

 7 #include <semaphore.h> //包含信号量相关头文件

 8 int lock_var; 

 9 time_t end_time; 

10 sem_t sem1,sem2; //声明两个信号量

11  

12 void pthread1(void *arg); //声明两个线程函数

13 void pthread2(void *arg); 

14  

15 int main(int argc, char *argv[]) 

16 { 

17     pthread_t id1,id2; //声明两个线程

18     pthread_t mon_th_id; 

19     int ret; 

20     end_time = time(NULL)+30; 

21     ret=sem_init(&sem1,0,1); //对信号量进行初始化，第一个0表示此信号量子整个进程中共享，第二个1表示信号量初始值

22     ret=sem_init(&sem2,0,0); 

23     if(ret!=0) 

24     { 

25         perror("sem_init"); 

26     } 

27     ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL); //创建线程

28     if(ret!=0) 

29         perror("pthread cread1"); 

30     ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL); 

31     if(ret!=0) 

32         perror("pthread cread2"); 

33     pthread_join(id1,NULL); //用来等待线程1的结束

34     pthread_join(id2,NULL); //用来等待线程2的结束

35     exit(0); 

36 } 

37  

38 void pthread1(void *arg) //线程1的执行内容

39 { 

40     int i; 

41     while(time(NULL) < end_time){ 

42         sem_wait(&sem2); //线程阻塞一直等到sem2信号量大于0，执行后将sem2减1，代表资源已经被使用

43         for(i=0;i<2;i++){ 

44             sleep(1); 

45             lock_var++; 

46             printf("lock_var=%d\n",lock_var); 

47         } 

48         printf("pthread1:lock_var=%d\n",lock_var); 

49         sem_post(&sem1); //将信号量sem1的值加1，代表资源增加

50         sleep(1); 

51     } 

52 } 

53  

54 void pthread2(void *arg) 

55 { 

56     int nolock=0; 

57     int ret; 

58     while(time(NULL) < end_time){ 

59     sem_wait(&sem1); 

60     printf("pthread2:pthread1 got lock;lock_var=%d\n",lock_var); 

61     sem_post(&sem2); 

62     sleep(3); 

63     } 

64 } 

信号量的使用如下步骤小结：
 1.声明信号量sem_t sem1;
 2.初始化信号量sem_init(&sem1,0,1); /
 3.sem_post和sem_wait函数配合使用来达到线程同步
 4.释放信号量int sem_destroy (sem_t *sem1);

 

另一个例子是：

 1 #include <stdio.h>

 2 #include <stdlib.h>

 3 #include <string.h>

 4 #include <unistd.h>

 5 #include <semaphore.h>

 6 #include <sys/types.h>

 7 #include <dirent.h>

 8 #include <pthread.h>

 9 #include <errno.h>

10 #include <signal.h>

11 #include <time.h>

12 

13 int Alex = 0;

14 

15 sem_t sem12;

16 sem_t sem13;

17 

18 void Thread1(void)

19 {

20     int input;

21     printf("This is Thread1!\n");

22     printf("Put an number:\n");

23     getchar();

24 

25     sem_post(&sem12);

26     sem_post(&sem13);

27 

28     printf("Thread1 completed!\n");

29 }

30 

31 void Thread2(void)

32 {

33     printf("This is Thread2!\n");

34 

35     sem_post(&sem12);

36 

37     printf("Thread2 completed!\n");

38 }

39 

40 void Thread3(void)

41 {

42     struct timespec ts;

43     int s;

44 

45     printf("This is Thread3!\n");

46 

47     ts.tv_sec = time(NULL) + 10;

48     s = sem_timedwait(&sem12, &ts);

49     if (s < 0)

50     {

51         printf("Thread3 wait timeout!\n");

52     }

53 

54     printf("Thread3 completed!\n");

55 }

56 

57 int main(int argc, char** argv)

58 {

59     int ret;

60     pthread_t pid1, pid2, pid3;

61 

62     printf("This is Main thread!\n");

63 

64     ret = sem_init(&sem12, 0, 0);

65     if (ret != 0)

66     {

67         printf("sem12 init fail!\n");

68         return ret;

69     }

70 

71     ret = sem_init(&sem13, 0, 0);

72     if (ret != 0)

73     {

74         printf("sem13 init fail!\n");

75         return ret;

76     }

77 

78     pthread_create(&pid1, NULL, (void*)Thread1, NULL);

79     pthread_create(&pid2, NULL, (void*)Thread2, NULL);

80     pthread_create(&pid3, NULL, (void*)Thread3, NULL);

81 

82     pthread_join(pid1, NULL);

83     pthread_join(pid2, NULL);

84     pthread_join(pid3, NULL);

85 

86     sem_destroy(&sem12);

87     sem_destroy(&sem13);

88 

89     return 0;

90 }