linux编程线程通信,Linux系统编程—线程间通信

迈不过友情╰ 2023-01-21 02:19 35阅读 0赞

大家知道，互斥锁可以用于线程间同步，但是，每次只能有一个线程抢到互斥锁，这样限制了程序的并发行。如果我们希望允许多个线程同时访问同一个资源，那么使用互斥锁是没有办法实现的，只能互斥锁会将整个共享资源锁住，只允许一个线程访问。

这种现象，使得线程依次轮流运行，也就是线程从并行执行变成了串行执行，这样与直接使用单进程无异。

于是，Linux系统提出了信号量的概念。这是一种相对比较折中的处理方式，它既能保证线程间同步，数据不混乱，又能提高线程的并发性。注意，这里提到的信号量，与我们所学的信号没有一点关系，就比如Java与JavaScript没有任何关系一样。

主要应用函数：

sem\_init函数

sem\_destroy函数

sem\_wait函数

sem\_trywait函数

sem\_timedwait函数

sem\_post函数

以上6 个函数的返回值都是：成功返回0， 失败返回-1，同时设置errno。

细心的读者可能留意到，它们没有pthread前缀，这说明信号量不仅可以用在线程间，也可以用在进程间。

sem\_t数据类型，其本质仍是结构体。但是类似于文件描述符一样，我们在应用期间可简单将它看作为整数，而忽略实现细节。

使用方法：sem\_t sem; 我们约定，信号量sem不能小于0。使用时，注意包含头文件 。

类似于互斥锁，信号量也有类似加锁和解锁的操作，加锁使用sem\_wait函数，解锁使用sem\_post函数。这两个函数有如下特性：

调用sem\_post时，如果信号量大于0，则信号量减一；

当信号量等于0时，调用sem\_post时将造成线程阻塞；

调用sem\_post时，将信号量加一，同时唤醒阻塞在信号量上的线程。

上面提到的对线程的加一减一操作，由于sem\_t的实现对用户隐藏，所以这两个操作只能通过函数来实现，而不能直接使用++、–符号来操作。

sem\_init函数

函数原型：

int sem\_init(sem\_t \*sem, int pshared, unsigned int value);

函数作用：

初始化一个信号量；

参数说明：

sem：信号量；

pshared：取0时，信号量用于线程间同步；取非0(一般为1)时则用于进程间同步；

value：指定信号量初值，而信号量的初值，决定了允许同时占用信号量的线程的个数。

sem\_destroy函数

函数原型：

int sem\_destroy(sem\_t \*sem);

函数作用：

销毁一个信号量

sem\_wait函数

函数原型：

int sem\_wait(sem\_t \*sem);

函数作用：

给信号量值加一

sem\_post函数

函数原型：

int sem\_post(sem\_t \*sem);

函数作用：

给信号量值减一

sem\_trywait函数

函数原型：

int sem\_trywait(sem\_t \*sem);

函数作用：

尝试对信号量加锁，与pthread\_mutex\_trylock类似；

sem\_timedwait函数

函数原型：

int sem\_timedwait(sem\_t \*sem, const struct timespec \*abs\_timeout);

函数作用：

限时尝试对信号量加锁

参数说明：

sem：信号量；

abs\_timeout：与pthread\_cond\_timedwait一样，采用的是绝对时间。

用法如下(例如超时时间设为1秒)：

time\_t cur = time(NULL); 获取当前时间。

struct timespec t;定义timespec 结构体变量t

t.tv\_sec = cur+1; 定时1秒

t.tv\_nsec = t.tv\_sec +100;

sem\_timedwait(&sem, &t); 传参

生产者消费者信号量模型

/\*信号量实现 生产者 消费者问题\*/

\#include

\#define NUM 5

int queue\[NUM\]; //全局数组实现环形队列

sem\_t blank\_number, product\_number; //空格子信号量, 产品信号量

void \*producer(void \*arg)

int i = 0;

while (1) \{

sem\_wait(&blank\_number); //生产者将空格子数--,为0则阻塞等待

queue\[i\] = rand() % 1000 + 1; //生产一个产品

printf("----Produce---%d\\n", queue\[i\]);

sem\_post(&product\_number); //将产品数++

i = (i+1) % NUM; //借助下标实现环形

sleep(rand()%3);

void \*consumer(void \*arg)

int i = 0;

while (1) \{

sem\_wait(&product\_number); //消费者将产品数--,为0则阻塞等待

printf("-Consume---%d\\n", queue\[i\]);

queue\[i\] = 0; //消费一个产品

sem\_post(&blank\_number); //消费掉以后,将空格子数++

i = (i+1) % NUM;

sleep(rand()%3);

int main(int argc, char \*argv\[\])

pthread\_t pid, cid;

sem\_init(&blank\_number, 0, NUM); //初始化空格子信号量为5

sem\_init(&product\_number, 0, 0); //产品数为0

pthread\_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;

运行结果：

![d4073ffd40855e3093671ec6348483e9.png][]

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