多線程編程之：Linux線程編程
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2．信號(hào)量線程控制
（1）信號(hào)量說(shuō)明。
在第8章中已經(jīng)講到，信號(hào)量也就是操作系統(tǒng)中所用到的PV原子操作，它廣泛用于進(jìn)程或線程間的同步與互斥。信號(hào)量本質(zhì)上是一個(gè)非負(fù)的整數(shù)計(jì)數(shù)器，它被用來(lái)控制對(duì)公共資源的訪問(wèn)。這里先來(lái)簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)一下PV原子操作的工作原理。
PV原子操作是對(duì)整數(shù)計(jì)數(shù)器信號(hào)量sem的操作。一次P操作使sem減一，而一次V操作使sem加一。進(jìn)程（或線程）根據(jù)信號(hào)量的值來(lái)判斷是否對(duì)公共資源具有訪問(wèn)權(quán)限。當(dāng)信號(hào)量sem的值大于等于零時(shí)，該進(jìn)程（或線程）具有公共資源的訪問(wèn)權(quán)限；相反，當(dāng)信號(hào)量sem的值小于零時(shí)，該進(jìn)程（或線程）就將阻塞直到信號(hào)量sem的值大于等于0為止。
PV原子操作主要用于進(jìn)程或線程間的同步和互斥這兩種典型情況。若用于互斥，幾個(gè)進(jìn)程（或線程）往往只設(shè)置一個(gè)信號(hào)量sem，它們的操作流程如圖9.2所示。
當(dāng)信號(hào)量用于同步操作時(shí)，往往會(huì)設(shè)置多個(gè)信號(hào)量，并安排不同的初始值來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的順序執(zhí)行，它們的操作流程如圖9.3所示。
圖9.2 信號(hào)量互斥操作 圖9.3 信號(hào)量同步操作
（2）函數(shù)說(shuō)明。
Linux實(shí)現(xiàn)了POSIX的無(wú)名信號(hào)量，主要用于線程間的互斥與同步。這里主要介紹幾個(gè)常見(jiàn)函數(shù)。
n sem_init()用于創(chuàng)建一個(gè)信號(hào)量，并初始化它的值。
n sem_wait()和sem_trywait()都相當(dāng)于P操作，在信號(hào)量大于零時(shí)它們都能將信號(hào)量的值減一，兩者的區(qū)別在于若信號(hào)量小于零時(shí)，sem_wait()將會(huì)阻塞進(jìn)程，而sem_trywait()則會(huì)立即返回。
n sem_post()相當(dāng)于V操作，它將信號(hào)量的值加一同時(shí)發(fā)出信號(hào)來(lái)喚醒等待的進(jìn)程。
n sem_getvalue()用于得到信號(hào)量的值。
n sem_destroy()用于刪除信號(hào)量。
（3）函數(shù)格式。
表9.7列出了sem_init()函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表9.7 sem_init()函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
所需頭文件 | #include semaphore.h> |
函數(shù)原型 | int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value) |
函數(shù)傳入值 | sem：信號(hào)量指針 |
pshared：決定信號(hào)量能否在幾個(gè)進(jìn)程間共享。由于目前Linux還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間共享信號(hào)量，所以這個(gè)值只能夠取0，就表示這個(gè)信號(hào)量是當(dāng)前進(jìn)程的局部信號(hào)量 | |
value：信號(hào)量初始化值 | |
函數(shù)返回值 | 成功：0 |
出錯(cuò)：-1 |
表9.8列出了sem_wait()等函數(shù)的語(yǔ)法要點(diǎn)。
表9.8 sem_wait()等函數(shù)語(yǔ)法要點(diǎn)
所需頭文件 | #include pthread.h> |
函數(shù)原型 | int sem_wait(sem_t *sem) |
函數(shù)傳入值 | sem：信號(hào)量指針 |
函數(shù)返回值 | 成功：0 |
出錯(cuò)：-1 |
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