Linux信号量编程实例
本例示范Linux信号量的基本用法。该范例使用了两个线程分别对一个公用队列进行入队和出队操作，并用信号量进行控制，当队列空时出队操作可以被阻塞，当队列满时入队操作可以被阻塞。
主要用到的信号量函数有：
sem_init：初始化信号量sem_t，初始化的时候可以指定信号量的初始值，以及是否可以在多进程间共享。
sem_wait：一直阻塞等待直到信号量>0。
sem_timedwait：阻塞等待若干时间直到信号量>0。
sem_post：使信号量加1。
sem_destroy：释放信号量。和sem_init对应。
关于各函数的具体参数请用man查看。如man sem_init可查看该函数的帮助。
下面看具体的代码：
//
--------------------------msgdequeue.h开始-------------------------------------
//
实现可控队列
#ifndef MSGDEQUEUE_H
#define
MSGDEQUEUE_H
#include
"
tmutex.h
"
#include
<
iostream
>
#include
<
errno.h
>
#include
<
time.h
>
#include
<
semaphore.h
>
#include
<
deque
>
using
namespace
std;template
<
typename T,typename MUTEX_TYPE
=
ThreadMutex
>
class
CMessageDequeue
{
public: CMessageDequeue(size_t MaxSize) : m_MaxSize( MaxSize )
{ sem_init( &m_enques,0, m_MaxSize ); //入队信号量初始化为MaxSize，最多可容纳MaxSize各元素 sem_init( &m_deques,0,0 ); //队列刚开始为空，出队信号量初始为0
} ~CMessageDequeue() { sem_destroy(&m_enques); sem_destroy(&m_deques); } int sem_wait_i( sem_t *psem, int mswait ) {//等待信号量变成>0，mswait为等待时间，若mswait<0则无穷等待，否则等待若干mswait毫秒。 if( mswait < 0 ) { int rv = 0; while( ((rv = sem_wait(psem) ) != 0 ) && (errno == EINTR) ); //等待信号量，errno==EINTR屏蔽其他信号事件引起的等待中断 return rv; } else { timespec ts; clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts ); //获取当前时间 ts.tv_sec += (mswait / 1000 ); //加上等待时间的秒数 ts.tv_nsec += ( mswait % 1000 ) * 1000; //加上等待时间纳秒数 int rv = 0; while( ((rv=sem_timedwait( psem, &ts ))!=0) && (errno ==EINTR) ); //等待信号量，errno==EINTR屏蔽其他信号事件引起的等待中断 return rv; } } bool push_back( const T &item, int mswait = -1 ) { //等待mswait毫秒直到将item插入队列，mswait为-1则一直等待 if( -1 == sem_wait_i( &m_enques, mswait )) { return false; } //AUTO_GUARD：定界加锁，见Linux多线程及临界区编程例解的tmutex.h文件定义。 AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock ); try { m_data.push_back( item ); cout << "push " << item << endl; sem_post( &m_deques ); return true; } catch(...) { return false; } } bool pop_front( T &item, bool bpop = true, int mswait = -1 ) { //等待mswait毫秒直到从队列取出元素，mswait为-1则一直等待 if( -1 == sem_wait_i( &m_deques, mswait ) ) { return false; } //AUTO_GUARD：定界加锁，见Linux多线程及临界区编程例解的tmutex.h文件定义。 AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock ); try { item = m_data.front(); if( bpop ) { m_data.pop_front(); cout << "pop " << item << endl; } sem_post( &m_enques ); return true; } catch(...) { return false; } } inline size_t size() { return m_data.size(); } private: MUTEX_TYPE m_lock; deque<T> m_data; size_t m_MaxSize; sem_t m_enques; sem_t m_deques; 
}
;
#endif
//
--------------------------msgdequeue.h结束-------------------------------------
//
--------------------------test.cpp开始-------------------------------------
//
主程序文件
#include
"
msgdequeue.h
"
#include
<
pthread.h
>
#include
<
iostream
>
using
namespace
std;CMessageDequeue
<
int
>
qq(
5
);
void
*
get_thread(
void
*
parg);
void
*
put_thread(
void
*
parg);
void
*
get_thread(
void
*
parg)
{ while(true) { int a = -1; if( !qq.pop_front( a,true, 1000 ) ) { cout << "pop failed. size=" << qq.size() << endl; } } return NULL;}
void
*
put_thread(
void
*
parg)
{ for(int i=1; i<=30; i++) { qq.push_back( i, -1 ); } return NULL; }
int
main()
{ pthread_t pget,pput; pthread_create( &pget,NULL,get_thread,NULL); pthread_create( &pput, NULL, put_thread,NULL); pthread_join( pget,NULL ); pthread_join( pput,NULL ); return 0; }
//
--------------------------test.cpp结束-------------------------------------
编译程序：g++ msgdequeue.h test.cpp -lpthread -lrt -o test
-lpthread链接pthread库。-ltr链接clock_gettime函数相关库。
编译后生成可执行文件test。输入./test执行程序。
线程get_thread每隔1000毫秒从队列取元素，线程put_thread将30个元素依次入队。两个线程模拟两条入队和出队的流水线。因我们在 CMessageDequeue<int> qq(5)处定义了队列最多可容纳5个元素，入队线程每入队到队列元素满5个后需阻塞等待出队线程将队列元素出队才能继续。测试时可调整队列可容纳最大元素个数来观察运行效果。