一、信號量

進化版的互斥鎖(1 N)

由于互斥鎖的粒度比較大，如果我們希望在多個線程間對某一對象的部分數據進行共享，使用互斥鎖是沒有辦法實現的，只能將整個數據對象鎖住，這樣雖然達到了多線程操作共享數據時保證數據正確性的目的，卻無形中導致線程的并發性下降，線程從并行執行，變成了串行執行，與直接使用單進程無異。

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二、主要應用函數

1 函數原型：初始化信號量

sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); sem_destroy(sem_t *sem); //銷毀信號量

分析：

• pshared：pshared參數表明是否在多個進程中使用信號量。（0 - 線程同步；1 - 進程同步）
• value：最多有幾個線程操作共享數據。

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2. 函數原型：加鎖。調用一次相當于對sem做了-- 操作；如果sem值為0, 線程會阻塞

sem_wait(sem_t *sem); // 加鎖。調用一次相當于對sem做了-- 操作；如果sem值為0, 線程會阻塞 sem_trywait(sem_t *sem); // 嘗試加鎖。sem == 0, 加鎖失敗, 不阻塞, 直接返回 sem_post(sem_t *sem); // 解鎖 ++。對sem做了++操作

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三、生產者消費者信號量模型

測試代碼：

/*信號量實現生產者 消費者問題*/#include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <semaphore.h>#define NUM 5int queue[NUM]; sem_t blank_number, product_number; //全局數組實現環形隊列//空格子信號量、產品信號量void *producer(void *arg) {int i = 0;while (1){sem_wait(&blank_number); //產者將空格子--，為0則則塞等待queue[i] = rand() % 1000 + 1; //生產一個產品printf("-----Produce-----%d\n", queue[i]);sem_post(&product_number); //將產品數++i = (i + 1) % NUM; //借助小標實現環形隊列sleep(rand() % 3);} }void *consumer(void *arg) {int i = 0;while (1){sem_wait(&product_number); //消費者將產品--。為0則阻塞等待printf("---Consumer-----%d\n", queue[i]);queue[i] = 0; //消費掉一個產品sem_post(&blank_number); //消費掉產品，將空格子++i = (i + 1) % NUM;sleep(rand() % 3);} }int main(int argc, char *arg[]) {pthread_t pid, cid;sem_init(&blank_number, 0, NUM); //初始化空格子信號量為5sem_init(&product_number, 0, 0); //產品數為0pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);pthread_join(pid, NULL);pthread_join(cid, NULL);sem_destroy(&blank_number);sem_destroy(&product_number);return 0; }

輸出結果：

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總結

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