Linux 系统编程 -(pthread) 线程通信 (信号量)

2022 年 2 月 12 日
本文字数：1682 字
阅读完需：约 6 分钟

1. 信号量介绍

信号量的运用环境与互斥锁一样，但是信号量比互斥锁增加灵活，互斥锁只有两个状态(开锁和解锁)，而信号量本质上是一个计数器，它内部有一个变量计数信号值，可以保护一个资源可以同时被 1 个或者 2 个或者 3 个线程同时使用，如果信号量的值只是设置 1（状态只有 0 和 1），那么和互斥锁就是一样的功能。

总结

信号量也主要是用来保护共享资源（信号量也属于临界资源），使得资源在一个时刻只有一个线程或者多个线程独享。
信号量是一种特殊的变量，访问具有原子性，用于解决进程或线程间共享资源引发的同步问题。
信号量就是一个计数变量，内部本身就是一个变量。只不过这个变量具有原子性。
信号量经常用来保护临界区资源、实现资源同步。
如果信号量只有 2 个值，0 和 1，就称为二值信号量==互斥锁。

信号量和互斥锁(mutex)的区别： 互斥锁只允许一个线程进入临界区，而信号量允许多个线程同时进入临界区，要使用信号量同步，需要包含头文件semaphore.h。

2. 信号量实现接口函数

2.1 始化信号量

#include <semaphore.h>int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); //通常 pshared 为 0.表示线程间

复制代码

sem_init是创建信号量的 API，其中 value 为信号量的初值，pshared 表示是否为多进程共享而不仅仅是用于一个进程之间的多线程共享。

如果 pshared 的值为 0，那么信号量在进程的线程之间共享，并且应位于所有线程可见的某个地址（例如，全局变量）能够，或在堆上动态分配的变量），如果 pshared 不为零，那么信号量在进程之间共享，信号量的值就位于共享内存区域。

2.2 注销信号量

int sem_destroy(sem_t * sem);

复制代码

注销信号量时，必须保证被注销的信号量 sem 没有线程在等待该信号量，否则会返回-1，且置 errno 为 EBUSY。正常返回 0。

2.3 释放信号量

int sem_post(sem_t * sem); //相当于解锁

复制代码

释放信号量操作将信号量值原子地加 1，表示增加一个可访问的资源。只有信号量值大于 0，才能访问公共资源。主要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。

2.4 等待信号量

int sem_wait(sem_t * sem);     //相当于加锁int sem_trywait(sem_t * sem);   //不阻塞

复制代码

sem_wait()用于阻塞等待信号量（获取信号量），主要被用来阻塞当前线程直到信号量 sem 的值大于 0，得到信号量之后，信号量的值会减一。

2.5 获取当前的信号量值

int sem_getvalue(sem_t * sem, int * sval);

复制代码

读取 sem 中的信号量计数，存于*sval 中，并返回 0。

3. 案例代码: 信号量框架运用模型

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <dirent.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>
sem_t sem; //信号量结构
int data;/*线程工作函数*/void *thread_work_func(void *dev){    while(1)    {        sem_wait(&sem); //获取信号量. 当信号量的值大于0才能获取成功. --        printf("data=%d\n",data);        sem_post(&sem); //释放信号量.  ++        sleep(1);    }}
/*线程工作函数*/void *thread_work_func2(void *dev){    while(1)    {        sem_wait(&sem); //获取信号量. 当信号量的值大于0才能获取成功. --        data++;        sem_post(&sem); //释放信号量.  ++        sleep(1);    }}
int main(int argc,char **argv){       //初始化信号量    sem_init(&sem,0,1);
    /*1. 创建子线程1*/    pthread_t thread_id;    if(pthread_create(&thread_id,NULL,thread_work_func,NULL)!=0)    {        printf("子线程1创建失败.\n");        return -1;    }    /*2. 创建子线程2*/    pthread_t thread_id2;    if(pthread_create(&thread_id2,NULL,thread_work_func2,NULL)!=0)    {        printf("子线程2创建失败.\n");        return -1;    }
    /*3. 等待线程的介绍*/    pthread_join(thread_id,NULL);    pthread_join(thread_id2,NULL);
    //销毁信号量    sem_destroy(&sem);    return 0;}

复制代码

发布于: 2022 年 02 月 12 日阅读数: 4

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/cdab82098426f10da4b985852】。文章转载请联系作者。

DS小龙哥

关注

之所以觉得累，是因为说的比做的多。 2022.01.06 加入

熟悉C/C++、51单片机、STM32、Linux应用开发、Linux驱动开发、音视频开发、QT开发. 目前已经完成的项目涉及音视频、物联网、智能家居、工业控制领域

发布

暂无评论

创作场景

Linux 系统编程 -(pthread) 线程通信 (信号量)

1. 信号量介绍

2. 信号量实现接口函数

2.1 始化信号量

2.2 注销信号量

2.3 释放信号量

2.4 等待信号量

2.5 获取当前的信号量值

3. 案例代码: 信号量框架运用模型

DS小龙哥

评论