Posix多线程编程学习笔记（三）—信号灯（2）

Dear 丶 2022-06-12 12:27 196阅读 0赞

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 名称:： </td> 
 <td> sem_wait/sem_trywait </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 功能： </td> 
 <td> 等待共享资源 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 头文件： </td> 
 <td> #include &lt;semaphore.h&gt; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 函数原形： </td> 
 <td> int sem_wait(sem_t *sem); int sem_trywait(sem_t *sem); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 参数： </td> 
 <td> sem 指向信号灯的指针 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 返回值： </td> 
 <td> 若成功则返回0，否则返回-1。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

我们可以用sem\_wait来申请共享资源，sem\_wait函数可以测试所指定信号灯的值，如果该值大于0，那就将它减1并立即返回。我们就可以使用申请来的共享资源了。如果该值等于0，调用线程就被进入睡眠状态，直到该值变为大于0，这时再将它减1，函数随后返回。sem\_wait操作必须是原子的。sem\_wait和sem\_trywait的差别是：当所指定信号灯的值已经是0时，后者并不将调用线程投入睡眠。相反，它返回一个EAGAIN错误。

下面的程序我们先不去运行，稍后再运行。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> /*semwait.c*/ #include &lt;semaphore.h&gt; #include &lt;unistd.h&gt; #include &lt;stdio.h&gt; #include &lt;stdlib.h&gt; #include &lt;fcntl.h&gt; &nbsp; int main(int argc,char **argv) { sem_t *sem; int val; &nbsp; if(argc!=2) { &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“please input a file name!/n”); &nbsp;&nbsp;&nbsp; exit(1); } sem=sem_open(argv[1],0); sem_wait(sem); sem_getvalue(sem,&amp;val); printf(“pid %ld has semaphore,value=%d/n”,(long)getpid(),val); pause(); exit(0); } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 名称:： </td> 
 <td> sem_post </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 功能： </td> 
 <td> 挂出共享资源 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 头文件： </td> 
 <td> #include &lt;semaphore.h&gt; </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 函数原形： </td> 
 <td> int sem_post(sem_t *sem); int sem_getvalue(sem_t *sem,int *valp); </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 参数： </td> 
 <td> sem 指向信号灯的指针 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 返回值： </td> 
 <td> 若成功则返回0，否则返回-1。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

当一个线程使用完某个信号灯时，它应该调用sem\_post来告诉系统申请的资源已经用完。本函数和sem\_wait函数的功能正好相反，它把所指定的信号灯的值加1，然后唤醒正在等待该信号灯值变为正数的任意线程。

下面的程序我们先不去运行，稍后再运行。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> /*sempost.c*/ #include &lt;semaphore.h&gt; #include &lt;unistd.h&gt; #include &lt;stdio.h&gt; #include &lt;stdlib.h&gt; #include &lt;fcntl.h&gt; &nbsp; int main(int argc,char **argv) { sem_t *sem; int val; &nbsp; if(argc!=2) { &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“please input a file name!/n”); &nbsp;&nbsp;&nbsp; exit(1); } sem=sem_open(argv[1],0); sem_post(sem); sem_getvalue(sem,&amp;val); printf(“value=%d/n”, val); exit(0); } </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**2.关于posix有名信号灯使用的几点注意**

我们要注意以下几点：

1.Posix有名信号灯的值是随内核持续的。也就是说，一个进程创建了一个信号灯，这个进程结束后，这个信号灯还存在，并且信号灯的值也不会改变。

下面我们利用上面的几个程序来证明这点

\#./semopen test

\#./semgetvalue test

value=1 信号的值仍然是1

2。当持有某个信号灯锁的进程没有释放它就终止时，内核并不给该信号灯解锁。

\#./semopen test

\#./semwait test&

pid 1834 has semaphore,value=0

\#./semgetvalue test

value=0 信号量的值变为0了

**3.posix有名信号灯应用于多线程**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> #include &lt;semaphore.h&gt; #include &lt;unistd.h&gt; #include &lt;stdio.h&gt; #include &lt;fcntl.h&gt; #include &lt;thread.h&gt; &nbsp; void *thread_function(void *arg); /*线程入口函数*/ void print(pid_t); /*共享资源函数*/ sem_t *sem; /*定义Posix有名信号灯*/ int val; /*定义信号灯当前值*/ &nbsp; int main(int argc,char *argv[]) { int n=0; &nbsp; if(argc!=2) { &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“please input a file name!/n”); &nbsp;&nbsp;&nbsp; exit(1); } sem=sem_open(argv[1],O_CREAT,0644,3); /*打开一个信号灯*/ &nbsp; while(n++&lt;5) /*循环创建5个子线程，使它们同步运行*/ { &nbsp;&nbsp;&nbsp; if（（pthread_create(&amp;a_thread,NULL,thread_function,NULL)）!=0） &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; { &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; perror(“Thread creation failed”); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; exit(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; } } pthread_join(a_thread,NULL); sem_close(bin_sem); sem_unlink(argv[1]); } &nbsp; void *thread_function(void *arg) { sem_wait(sem); /*申请信号灯*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; print(); /*调用共享代码段*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; sleep(1); &nbsp;&nbsp;&nbsp; sem_post(sem); /*释放信号灯*/ &nbsp;&nbsp;&nbsp; printf(“I’m finished,my tid is %d/n”,pthread_self()); } &nbsp; void print() { printf(“I get it,my tid is %d/n”,pthread_self()); sem_getvalue(sem,&amp;val); printf(“Now the value have %d/n”,val); } &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

程序用循环的方法建立5个线程，然后让它们调用同一个线程处理函数thread\_function，在函数里我们利用信号量来限制访问共享资源的线程数。共享资源我们用print函数来代表，在真正编程中它有可以是一个终端设备（如打印机）或是一段有实际意义的代码。

运行结果为：

\#gcc –lpthread –o 8\_1 8\_1.c

\#./8\_1 test

I get it,my tid is 1082330304

Now the value have 2

Iget it,my pid is 1894

Now the value have 1

Iget it,my pid is 1895

Now the value have 0

I’m finished,my pid is 1893

I’m finished,my pid is 1894