linux 多线程之信号量 sem_init

墨蓝 2022-05-09 02:42 188阅读 0赞

## 1. 什么是信号量 ##

linux sem 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。

用户态进程对 sem 信号量可以有以下两种操作：

*  等待信号量  
    当信号量值为 0 时，程序等待；当信号量值大于 0 时，信号量减 1，程序继续运行。
 *  发送信号量  
    将信号量值加 1

通过对信号量的控制，从而实现共享资源的顺序访问。

## 2. 相关函数说明 ##

linux 信号量相关函数都声明头文件 semaphore.h 头文件中，所以使用信号量之前需要先包含头文件

#include <semaphore.h>

信号量的创建就像声明一般的变量一样简单，例如：sem\_t sem，之后对该信号量进行初始化和使用。

## 2.1 sem\_init ##

该函数用于创建信号量，其原型如下：

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

该函数初始化由 sem 指向的信号对象，并给它一个初始的整数值 value。

pshared 控制信号量的类型，值为 0 代表该信号量用于多线程间的同步，值如果大于 0 表示可以共享，用于多个相关进程间的同步

> 参数 pshared > 0 时指定了 sem 处于共享内存区域，所以可以在进程间共享该变量

## 2.2 sem\_wait ##

int sem_wait(sem_t *sem); 
    
    int sem_trywait(sem_t *sem);

sem\_wait 是一个阻塞的函数，测试所指定信号量的值，它的操作是原子的。若 sem value > 0，则该信号量值减去 1 并立即返回。若sem value = 0，则阻塞直到 sem value > 0，此时立即减去 1，然后返回。

sem\_trywait 函数是非阻塞的函数，它会尝试获取获取 sem value 值，如果 sem value = 0，不是阻塞住，而是直接返回一个错误 EAGAIN。

## 2.3 sem\_post ##

把指定的信号量 sem 的值加 1，唤醒正在等待该信号量的任意线程。

int sem_post(sem_t *sem);

## 2.4 sem\_getvalue ##

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

获取信号量 sem 的当前值，把该值保存在 sval，若有 1 个或者多个线程正在调用 sem\_wait 阻塞在该信号量上，该函数返回阻塞在该信号量上进程或线程个数。

## 2.5 sem\_destroy ##

该函数用于对用完的信号量的清理。它的原型如下：

int sem_destroy(sem_t *sem);

成功则返回 0，失败返回 -1

## 3. 一个信号量同步线程的例子 ##

下面以一个简单的多线程例子说明如何使用信号量进行线程同步。

在主线程中，创建一个子线程用于处理 resource 共享资源，如果主线程有需求（sem\_post），就往其后追加一个 ‘a’ 字符串。

#include <stdio.h>
    #include <semaphore.h>
    #include <pthread.h>
    #include <unistd.h>
    
    sem_t sem;
    
    void* change_resource(void *res)
    {
        char *msg = (char*)res;
    
        qDebug("1111");
        while (1) {
            sem_wait(&sem);
            strcat(msg, "a");
            qDebug("resource changed with value: %s\n", msg);
        }
    }
    
    int main()
    {
        ret = sem_init(&sem, 0, 0);
        if (ret == -1) {
            printf("sem_init failed \n");
            return -1;
        }
    
        ret = pthread_create(&thread, NULL, change_resource, (void*)resource);
        if (ret != 0) {
            printf("pthread_create failed \n");
            return -1;
        }
    
        while (1) {
            sem_post(&sem);
            sleep(1);
        }
    }

资源处理打印如下：

resource changed with value: a
    resource changed with value: aa
    resource changed with value: aaa
    ...