【多线程】使用信号量进行同步【转】

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本文转载自:http://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/14110437

 信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制(也可实现进程通信)，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。信号量为一个整数，我们设这个信号量为：sem。很显然，我们规定在sem大于等于零的时候代表可供并发进程使用的资源实体数，sem小于零的时候，表示正在等待使用临界区的进程的个数。根据这个原则，在给信号量附初值的时候，我们显然就要设初值大于零。

p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。P,V原语中P是荷兰语的Passeren，相当于英文的pass, V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的incremnet。

且在P,V愿语执行期间不允许有中断的发生。

首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：

P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；②如果S>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。

V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。

什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该 信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。

    一般来说，信号量S>=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；

当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；

若S<=0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。

对信号量有4种操作(include<semaphore>)：
1. 初始化（initialize），int set_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);//第二参数为0表示进程间不共享
2. 等信号（wait），int sem_wait(sem_t *sem);//信号量大于1时，减一并返回；小于1时线程阻塞。
3. 给信号（signal）int sem_post（sem_t *sem）;//信号量加一
4. 清理（destory） int sem_destory(sem_t *sem);

使用信号量实现生产者-消费者例子：

[cpp] view plain copy

 

 

1. #define BUFFER_SIZE 16 // 缓冲区数量  
2.   
3. struct prodcons  
4. {  
5.     // 缓冲区相关数据结构  
6.     int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 实际数据存放的数组*/  
7.     int readpos, writepos; /* 读写指针*/  
8.     sem_t empty; /* 缓冲区非空的条件变量 */  
9.     sem_t occupied; /* 缓冲区未满的条件变量 */  
10.     sem_t s_put;/*输入互斥信号量*/  
11.     sem_t s_take;/*取出互斥信号量*/  
12. };  
13. /* 初始化缓冲区结构 */  
14. void init(struct prodcons *b)  
15. {  
16.     b->readpos = 0;  
17.     b->writepos = 0;  
18.     sem_init(&b->empty,0,BUFFER_SIZE);  
19.     sem_init(&b->occupied,0,0);  
20.     sem_init(&b->s_put,0,1);//二进制信号量，相当于互斥锁  
21.     sem_init(&b->s_take,0,1);  
22. }  
23. /* 将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/  
24. void put(struct prodcons *b, int data)  
25. {  
26.     /*查看空位信号量，是否可以放入产品*/  
27.     sem_wait(&b->empty);  
28.     /*查看是否有其他线程正在放入,同一时刻只能一个线程放入*/  
29.     sem_wait(&b->s_put);  
30.     /* 写数据,并移动指针 */  
31.     b->buffer[b->writepos] = data;  
32.     b->writepos++;  
33.     if (b->writepos >= BUFFER_SIZE)  
34.         b->writepos = 0;  
35.     sem_post(&b->s_put);//解除互斥  
36.     sem_post(&b->occupied);//放入完成，被占位置信号量加一  
37.       
38. }   
39. /* 从缓冲区中取出整数*/  
40. int get(struct prodcons *b)  
41. {  
42.     int data;  
43.     /*查看被占信号量，是否有产品可以拿出*/  
44.     sem_wait(&b->occupied);  
45.     /*查看是否有其他线程正在拿出,同一时刻只能一个线程拿出*/  
46.     sem_wait(&b->s_take);  
47.     /* 读数据,移动读指针*/  
48.     data = b->buffer[b->readpos];  
49.     b->readpos++;  
50.     if (b->readpos >= BUFFER_SIZE)  
51.         b->readpos = 0;  
52.     sem_post(&b->s_take);//解除互斥  
53.     sem_post(&b->empty);//拿出完成，被空位信号量加一  
54.     return data;  
55. }  
56.   
57. /* 测试:生产者线程将1 到100 的整数送入缓冲区,消费者线 
58.    程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/  
59. #define OVER ( - 1)  
60. struct prodcons buffer;  
61. void *producer(void *data)  
62. {  
63.     int n;  
64.     for (n = 0; n < 100; n++)  
65.     {  
66.         printf("%d --->\n", n);  
67.         put(&buffer, n);  
68.     } put(&buffer, OVER);  
69.     return NULL;  
70. }  
71.   
72. void *consumer(void *data)  
73. {  
74.     int d;  
75.     while (1)  
76.     {  
77.         d = get(&buffer);  
78.         if (d == OVER)  
79.             break;  
80.         printf("--->%d \n", d);  
81.     }  
82.     return NULL;  
83. }  
84.   
85. int main(void)  
86. {  
87.     pthread_t th_a, th_b;  
88.     void *retval;  
89.     init(&buffer);  
90.     /* 创建生产者和消费者线程*/  
91.     pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);  
92.     pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);  
93.     /* 等待两个线程结束*/  
94.     pthread_join(th_a, &retval);  
95.     pthread_join(th_b, &retval);  
96.     return 0;  
97. }  
98. <span style="font-family:KaiTi_GB2312;font-size:18px;"><strong>  
99. </strong></span>  

互斥锁和信号量的区别：

【多线程】使用信号量进行同步【转】

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原文地址：http://www.cnblogs.com/zzb-Dream-90Time/p/5771700.html