菜鳥偶遇信號量，擦出火花（只有不熟才會有火花）。于是上網(wǎng)搜資料和看《Unix環(huán)境高級編程》實現(xiàn)了幾個小例題，高手請勿噴！這幾位寫得非常好啊：

題目來源： http://www.it165.net/os/html/201312/7039.html

信號量及其用法：http://www.cnblogs.com/hjslovewcl/archive/2011/03/03/2314341.html

Mutex與Semaphore區(qū)別著名的廁所理論：http://koti.mbnet.fi/niclasw/MutexSemaphore.html

?　　哎呀，暴露了！我不是故意偷窺別人的……

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一：一個生產(chǎn)者、一個消費者、一個資源情況

　　這種情況情況可以只用一個信號量，要生成或要消費只用嘗試獲取這個信號量，這里用了兩個：full=1和empty=0，兩個只為了和后面一致，1、0是賦初值。生產(chǎn)者和消費者情況如下：

//生產(chǎn)者： P(empty)生成資源并放進資源處 V(full)//消費者： P(full)消費資源 V(empty)

　　若生產(chǎn)者最先開始生產(chǎn)資源，P(empty)，full和empty都成了0，此時若消費者想要消費，則P(full)時，full為0則睡眠等待，等生產(chǎn)者生結(jié)束就把full加1，看到消費者可憐地睡著了就喚醒它，然后消費者把full減1自己快活去了。

　　消費者消費過程中生產(chǎn)者若要生了，則會因為empty為0而休眠，等消費者結(jié)束就把empty加1，然后生產(chǎn)者開始生產(chǎn)。

　　上面的好理解，下面上代碼:

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h>#include <x86_64-linux-gnu/sys/types.h> #include <x86_64-linux-gnu/sys/ipc.h> #include <x86_64-linux-gnu/sys/sem.h>int semInite(int semId, int value); int semDelete(int semId); int semP(int semId); int semV(int semId);//declare a union to be used union semun {int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short int *array; /* array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf; /* buffer for IPC_INFO */ };//semaphore declare static int semFullId; static int semEmptyId; static int source = 0; //source definition //new thread as a consumer void* child_thread(void* arg) {int ttt = 1;while(1){sleep(rand() % 19);printf("child No.%d times wants to consume...\n", ttt);semP(semFullId); // printf("child No.%d times start consuming. source = %d\n", ttt, source);source = 0;printf("child No.%d times end consuming. source = %d\n\n", ttt++, source);semV(semEmptyId); // }return (void*)0; }int main(void) { //create semaphoresemFullId = semget((key_t)1235, 1, 0666 | IPC_CREAT);semEmptyId = semget((key_t)1236, 1, 0666 | IPC_CREAT);semInite(semFullId, 0);semInite(semEmptyId, 1);pthread_t pid;pthread_create(&pid, NULL, child_thread, NULL);int tt = 1; while(1){sleep(rand() % 18);printf("parent No.%d times wants to produce...\n", tt);semP(semEmptyId); // printf("parent No.%d times start producing. source = %d\n", tt, source);source = rand() % 100;printf("parent No.%d times end producing. source = %d\n", tt++, source);semV(semFullId); // }semDelete(semFullId);semDelete(semEmptyId);return 0; }//set semaphore as default value int semInite(int semId, int value) {union semun semUnion;semUnion.val = value; //set default semaphorereturn semctl(semId, 0, SETVAL, semUnion); }//delete semaphore int semDelete(int semId) {union semun semUnion;return semctl(semId, 0, IPC_RMID, semUnion); }//semaphore P operation int semP(int semId) {struct sembuf semBuf;semBuf.sem_num = 0; //indicate it is not semaphore arraysemBuf.sem_op = -1; //subtract onesemBuf.sem_flg = SEM_UNDO;return semop(semId, &semBuf, 1); //return value }//semaphore V operation int semV(int semId) {struct sembuf semBuf;semBuf.sem_num = 0; //indicate it is not semaphore arraysemBuf.sem_op = 1; //subtract onesemBuf.sem_flg = SEM_UNDO;return semop(semId, &semBuf, 1); //return value } 111

兩個信號量其實應(yīng)該用信號量集的，因為它本來就是針對集合的，但是由于剛?cè)腴T，為了易懂，就用兩個。兩個線程，創(chuàng)建的新線程當做消費者了。其中unix的幾個信號量的函數(shù)看了半天，有點復(fù)雜，簡單不準確來講：

//獲得一個信號量啦，第二個參數(shù)是想要創(chuàng)建的信號量個數(shù)， //因為unix操作的是信號量集合，設(shè)為1不就一個信號量了嘛 //其他參數(shù)我不管了 int semget(key_t key, int num_sems, int sem_flags);//信號量集合的操作，這個可以用來實現(xiàn)P、V的 +1 -1 的功能 int semop(int sem_id, struct sembuf *sem_ops, size_t num_sem_ops);//信號量集合的控制，如初始化刪除等 int semctl(int sem_id, int sem_num, int command, ...);

運行：

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二：一個生產(chǎn)者、一個消費者、N個資源情況

　　這里資源用是一個數(shù)組代替了。其實本質(zhì)上和上面類似，每次只讓生產(chǎn)者或消費者中的一個進入，進入后放到哪個地方或從哪個地方取就得用一個標志來說明了，其實也可以為每一資源加上信號量的。

　　這里在生產(chǎn)者和消費者那里都設(shè)置了一個static的變量當做游標，指示下個資源放到哪個位置和下次從哪取資源。staitic變量用在這里很合適，因為只會初始化一次。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h>#include <x86_64-linux-gnu/sys/types.h> #include <x86_64-linux-gnu/sys/ipc.h> #include <x86_64-linux-gnu/sys/sem.h>#define N 5int semInite(int semId, int value); int semDelete(int semId); int semP(int semId); int semV(int semId);//declare a union to be used union semun {int val; /* value for SETVAL */ struct semid_ds *buf; /* buffer for IPC_STAT, IPC_SET */ unsigned short int *array; /* array for GETALL, SETALL */ struct seminfo *__buf; /* buffer for IPC_INFO */ };//semaphore declare static int semFullId; static int semEmptyId; static int srcArr[N]; //source definition //new thread as a consumer void* child_thread(void* arg) {int ttt = 1;while(1){static int pToGet = 0; //get source from the positionsleep(rand() % 19);printf("child No.%d times wants to consume(get from index %d)...\n", ttt, pToGet);semP(semFullId); // printf("child No.%d times start consuming.(get from index %d, data is %d)\n", ttt, pToGet, srcArr[pToGet]);srcArr[pToGet] = 0;printf("child No.%d times end consuming. (get from index %d)\n\n", ttt++, pToGet);pToGet = (pToGet + 1) % N;semV(semEmptyId); // }return (void*)0; }int main(void) { //create semaphoresemFullId = semget((key_t)1235, 1, 0666 | IPC_CREAT);semEmptyId = semget((key_t)1236, 1, 0666 | IPC_CREAT);semInite(semFullId, 0);semInite(semEmptyId, N); //N source pthread_t pid;pthread_create(&pid, NULL, child_thread, NULL);int tt = 1; while(1){static int pToPut = 0; //next position where source to be filled insleep(rand() % 18);printf("parent No.%d times wants to produce(put in %d index)...\n", tt, pToPut);semP(semEmptyId); // printf("parent No.%d times start producing.(put in %d index, original data is %d)\n", tt, pToPut, srcArr[pToPut]);int temp = rand() % 100;srcArr[pToPut] = temp;printf("parent No.%d times end producing.(put in %d index, now data is %d)\n", tt++, pToPut, srcArr[pToPut]);pToPut = (pToPut + 1) % N;semV(semFullId); // }semDelete(semFullId);semDelete(semEmptyId);return 0; }//set semaphore as default value int semInite(int semId, int value) {union semun semUnion;semUnion.val = value; //set default semaphorereturn semctl(semId, 0, SETVAL, semUnion); }//delete semaphore int semDelete(int semId) {union semun semUnion;return semctl(semId, 0, IPC_RMID, semUnion); }//semaphore P operation int semP(int semId) {struct sembuf semBuf;semBuf.sem_num = 0; //indicate it is not semaphore arraysemBuf.sem_op = -1; //subtract onesemBuf.sem_flg = SEM_UNDO;return semop(semId, &semBuf, 1); //return value }//semaphore V operation int semV(int semId) {struct sembuf semBuf;semBuf.sem_num = 0; //indicate it is not semaphore arraysemBuf.sem_op = 1; //subtract onesemBuf.sem_flg = SEM_UNDO;return semop(semId, &semBuf, 1); //return value } 222

運行結(jié)果：

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三：N個生產(chǎn)者，N個消費者，N個資源

?　　這種情況不僅生產(chǎn)者和消費者之間要通過上述的方式協(xié)調(diào)使用資源，而且生產(chǎn)者內(nèi)部和消費者內(nèi)部也要協(xié)調(diào)。定義四個信號量：

empty——表示緩沖區(qū)是否為空，初值為n。
full——表示緩沖區(qū)中是否為滿，初值為0。
mutex1——生產(chǎn)者之間的互斥信號量，初值為1。
mutex2——消費者之間的互斥信號量，初值為1。

//生產(chǎn)者進程 P(mutex1)P(empty)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并放進特定位置V(full) V(mutex1)//消費者進程 P(mutex2)P(full)消費數(shù)據(jù)V(empty) V(mutex2)

其實上面生產(chǎn)者或者消費者獲取互斥量或信號量的順序可以顛倒的，不會產(chǎn)生死鎖。

　　當然這個問題可以用其他更好的方式解決，我還得繼續(xù)學(xué)習(xí)。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/jiayith/p/3854312.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 信号量 生产者消费者小例题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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