信号量

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
信号量允许多个线程同时进入临界区。

信号量强调的是线程（或进程）间的同步：“信号量用在多线程多任务同步的，一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程，别的线程再进行某些动作（大家都在sem_wait的时候，就阻塞在那里）。当信号量为单值信号量时，也可以完成一个资源的互斥访问。信号量测重于访问者对资源的有序访问，在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

声明

#include<semaphore.h>
/*
-sem:是要初始化的信号量，
-pshared:表示此信号量是在进程间共享还是线程间共享，
-value:是信号量的初始值。
*/
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

/*
-sem:是要销毁的信号量。只有用sem_init初始化的信号量才能用sem_destroy销毁。
*/
int sem_destroy(sem_t *sem);
/*
等待信号量，如果信号量的值大于0,将信号量的值减1,立即返回。
如果信号量的值为0,则线程阻塞。相当于P操作。成功返回0,失败返回-1。
*/
int sem_wait(sem_t *sem);

/*
释放信号量，让信号量的值加1。相当于V操作。
*/
int sem_post(sem_t *sem);

例子：


#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


/* @Scene: 某行业营业厅同时只能服务两个顾客。
 * 有多个顾客到来，每个顾客如果发现服务窗口已满，就等待，
 * 如果有可用的服务窗口，就接受服务。 */

/* 将信号量定义为全局变量，方便多个线程共享 */
sem_t sem;

/* 每个线程要运行的例程 */
void * get_service(void *thread_id)
{
    /* 注意：立即保存thread_id的值，因为thread_id是对主线程中循环变量i的引用，它可能马上被修改 */
    int customer_id = *((int *)thread_id);

    if(sem_wait(&sem) == 0) {
        usleep(100);                /* service time: 100ms */
        printf("customer %d receive service ...\n", customer_id);
        sem_post(&sem);
    }
}

#define CUSTOMER_NUM 10

int main(int argc, char *argv[])
{
    /* 初始化信号量，初始值为2，表示有两个顾客可以同时接收服务 */
    /* @prototype: int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); */
    /* pshared: if pshared == 0, the semaphore is shared among threads of a process
     * otherwise the semaphore is shared between processes.   */
    sem_init(&sem, 0, 2);

    /* 为每个顾客定义一个线程id, pthread_t 其实是unsigned long int */
    pthread_t customers[CUSTOMER_NUM];

    int i, ret;
    /* 为每个顾客生成一个线程 */
    for(i = 0; i < CUSTOMER_NUM; i++){
        int customer_id = i;
        ret = pthread_create(&customers[i], NULL, get_service, &customer_id);
        if(ret != 0){
            perror("pthread_create");
            exit(1);
        }
        else {
            printf("Customer %d arrived.\n", i);
        }
        usleep(10);
    }

    /* 等待所有顾客的线程结束 */
    /* 注意：这地方不能再用i做循环变量，因为可能线程中正在访问i的值 */
    int j;
    for(j = 0; j < CUSTOMER_NUM; j++) {
        pthread_join(customers[j], NULL);
    }

    /* Only a  semaphore that  has been initialized  by sem_init(3)
     * should be destroyed using sem_destroy().*/
    sem_destroy(&sem);
    return 0;
}