Posix信號量

Posix?信號量
有名信號量	無名信號量
sem_open	sem_init
sem_close	sem_destroy
sem_unlink	?
sem_wait
sem_post

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有名信號量

#include <fcntl.h> /* For O_* constants */ #include <sys/stat.h> /* For mode constants */ #include <semaphore.h> sem_t *sem_open(const char *name, int oflag); sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value); int sem_close(sem_t *sem); int sem_unlink(const char *name);

??與Posix類IPC用法類似:?名字以/somename形式標(biāo)識，且只能有一個/?，并且總長不能超過NAME_MAX-4?(i.e.,?251)。

??Posix有名信號量需要用sem_open?函數(shù)創(chuàng)建或打開，PV操作分別是sem_wait?和?sem_post，可以使用sem_close?關(guān)閉，刪除用sem_unlink。

??有名信號量用于不需要共享內(nèi)存的進(jìn)程間同步(可以通過名字訪問),?類似System?V?信號量。

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匿名信號量

#include <semaphore.h> int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); int sem_destroy(sem_t *sem);

??匿名信號量只存在于內(nèi)存中,?并要求使用信號量的進(jìn)程必須可以訪問內(nèi)存;?這意味著他們只能應(yīng)用在同一進(jìn)程中的線程,?或者不同進(jìn)程中已經(jīng)映射相同內(nèi)存內(nèi)容到它們的地址空間中的線程.

??匿名信號量必須用sem_init?初始化，sem_init?函數(shù)的第二個參數(shù)pshared決定了線程共享(pshared=0)還是進(jìn)程共享(pshared!=0)，也可以用sem_post?和sem_wait?進(jìn)行操作，在共享內(nèi)存釋放前，匿名信號量要先用sem_destroy?銷毀。

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Posix信號量PV操作

int sem_wait(sem_t *sem); //P操作 int sem_post(sem_t *sem); //V操作

??wait操作實現(xiàn)對信號量的減1,?如果信號量計數(shù)原先為0則會發(fā)生阻塞;

??post操作將信號量加1,?在調(diào)用sem_post時,?如果在調(diào)用sem_wait中發(fā)生了進(jìn)程阻塞,?那么進(jìn)程會被喚醒并且sem_post增1的信號量計數(shù)會再次被sem_wait減1;

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Posix互斥鎖

#include <pthread.h> int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr); //互斥鎖初始化, 注意:函數(shù)成功執(zhí)行后，互斥鎖被初始化為未鎖住狀態(tài)。 int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); //互斥鎖上鎖 int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); //互斥鎖判斷上鎖 int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); //互斥鎖解鎖 int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); //消除互斥鎖

??互斥鎖是用一種簡單的加鎖方法來控制對共享資源的原子操作。這個互斥鎖只有兩種狀態(tài)，也就是上鎖／解鎖，可以把互斥鎖看作某種意義上的全局變量。在同一時刻只能有一個線程掌握某個互斥鎖，擁有上鎖狀態(tài)的線程能夠?qū)蚕碣Y源進(jìn)行操作。若其他線程希望上鎖一個已經(jīng)被上鎖的互斥鎖，則該線程就會阻塞，直到上鎖的線程釋放掉互斥鎖為止。可以說，這把互斥鎖保證讓每個線程對共享資源按順序進(jìn)行原子操作。

??其中，互斥鎖可以分為快速互斥鎖(默認(rèn)互斥鎖)、遞歸互斥鎖和檢錯互斥鎖。這三種鎖的區(qū)別主要在于其他未占有互斥鎖的線程在希望得到互斥鎖時是否需要阻塞等待。快速鎖是指調(diào)用線程會阻塞直至擁有互斥鎖的線程解鎖為止。遞歸互斥鎖能夠成功地返回，并且增加調(diào)用線程在互斥上加鎖的次數(shù)，而檢錯互斥鎖則為快速互斥鎖的非阻塞版本，它會立即返回并返回一個錯誤信息。?

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生產(chǎn)者消費者問題

運用C++,?將緩沖區(qū)封裝成class?Storage

//Storage類設(shè)計 class Storage { public:Storage(unsigned int _bufferSize);~Storage();void consume(int id); //消費void produce(int id); //生產(chǎn)private:// 打印緩沖區(qū)狀態(tài)void display(bool isConsumer = false);private:unsigned int buffSize;int *m_storage; //緩沖區(qū)unsigned short int in; //生產(chǎn)位置unsigned short int out; //消費位置unsigned int product_number; //產(chǎn)品編號sem_t sem_full; //滿信號量sem_t sem_empty;//空信號量pthread_mutex_t mutex; //互斥量: 保護(hù)緩沖區(qū)互斥訪問 }; //Storage類實現(xiàn) Storage::Storage(unsigned int _bufferSize):buffSize(_bufferSize), in(0), out(0), product_number(0) {m_storage = new int[buffSize];for (unsigned int i = 0; i < buffSize; ++ i)m_storage[i] = -1;sem_init(&sem_full, 0, 0);//將empty信號量初始化為緩沖區(qū)大小sem_init(&sem_empty, 0, buffSize);pthread_mutex_init(&mutex, NULL); }Storage::~Storage() {delete []m_storage;pthread_mutex_destroy(&mutex);sem_destroy(&sem_empty);sem_destroy(&sem_full); } void Storage::produce(int id) {printf("producer %d is waiting storage not full\n", id);//獲取empty信號量sem_wait(&sem_empty);//獲取互斥量pthread_mutex_lock(&mutex);//生產(chǎn)cout << "++ producer " << id << " begin produce "<< ++product_number << " ..." << endl;m_storage[in] = product_number;//打印此時緩沖區(qū)狀態(tài)display(false);in = (in+1)%buffSize;cout << " producer " << id << " end produce ...\n" << endl;//釋放互斥量pthread_mutex_unlock(&mutex);//釋放full信號量sem_post(&sem_full);sleep(1); } void Storage::consume(int id) {printf("consumer %d is waiting storage not empty\n", id);//獲取full信號量sem_wait(&sem_full);//獲取互斥量pthread_mutex_lock(&mutex);//消費int consume_id = m_storage[out];cout << "-- consumer " << id << " begin consume "<< consume_id << " ..." << endl;m_storage[out] = -1;//打印此時緩沖區(qū)狀態(tài)display(true);out = (out+1)%buffSize;cout << " consumer " << id << " end consume ...\n" << endl;//解鎖互斥量pthread_mutex_unlock(&mutex);//釋放empty信號量sem_post(&sem_empty);sleep(1); } void Storage::display(bool isConsme) {cout << "states: { ";for (unsigned int i = 0; i < buffSize; ++i){if (isConsme && out == i)cout << '#';else if (!isConsme && in == i)cout << '*';if (m_storage[i] == -1)cout << "null ";elseprintf("%-4d ", m_storage[i]);}cout << "}" << endl; } //生產(chǎn)者, 消費者代碼實現(xiàn) //緩沖區(qū) Storage *storage; //生產(chǎn)者-線程 void *producer(void *args) {int id = *(int *)args;delete (int *)args;while (1)storage->produce(id); //生產(chǎn)return NULL; } //消費者-線程 void *consumer(void *args) {int id = *(int *)args;delete (int *)args;while (1)storage->consume(id); //消費return NULL; } //主控線程 int main() {int nProducer = 1;int nConsumer = 2;cout << "please input the number of producer: ";cin >> nProducer;cout << "please input the number of consumer: ";cin >> nConsumer;cout << "please input the size of buffer: ";int size;cin >> size;storage = new Storage(size);pthread_t *thread = new pthread_t[nProducer+nConsumer];//創(chuàng)建消費者進(jìn)程for (int i = 0; i < nConsumer; ++i)pthread_create(&thread[i], NULL, consumer, new int(i));//創(chuàng)建生產(chǎn)者進(jìn)程for (int i = 0; i < nProducer; ++i)pthread_create(&thread[nConsumer+i], NULL, producer, new int(i));//等待線程結(jié)束for (int i = 0; i < nProducer+nConsumer; ++i)pthread_join(thread[i], NULL);delete storage;delete []thread; }

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux多线程实践(5) --Posix信号量与互斥量解决生产者消费者问题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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