互斥量、临界区、信号量——来来来,看你晕不晕

由于提供的博客内容为待总结,无具体信息,无法生成摘要。
待总结
### 同同步机制的概念和用法 #### 互斥 (Mutex) 互斥用于保护共享资源,防止多个线程同时访问同一资源。当一个线程获取到互斥后,其他试图获取该互斥的线程会被阻塞直到当前持有互斥的线程释放它。值得注意的是,在某些操作系统中,如果高优先级的任务等待低优先级任务持有的互斥,则会发生优先级反转现象;此时可能需要启用优先级继承协议来解决这个问题[^1]。 ```c // 创建并初始化互斥 pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 获取互斥 pthread_mutex_lock(&mutex); // 访问受保护的数据... // 释放互斥 pthread_mutex_unlock(&mutex); ``` #### 临界区 (Critical Section) 临界区是指程序中的某一段代码区域,这段区域内包含了对共享变的操作。为了确保数据的一致性和完整性,任何时刻都只允许有一个进程进入临界区执行操作。通常通过使用诸如`EnterCriticalSection()` 和 `LeaveCriticalSection()` 这样的API实现临界区控制。 ```cpp CRITICAL_SECTION criticalSection; InitializeCriticalSection(&criticalSection); // 初始化临界区对象 EnterCriticalSection(&criticalSection); // 进入临界区前调用此方法 // 对共享资源进行读写操作... LeaveCriticalSection(&criticalSection); // 完成工作后离开临界区 DeleteCriticalSection(&criticalSection); // 销毁再使用的临界区对象 ``` #### 信号量 (Semaphore) 信号量是一种更灵活的同步工具,它可以用来管理一组相同类型的有限资源。计数型信号量允许多个单位被分配出去,而二值信号量则类似于开关——要么可用要么可用。对于生产者-消费者模式下的缓冲池管理等问题尤为适用[^2]。 ```c sem_t semaphore; sem_init(&semaphore, 0, INITIAL_VALUE); // 初始值取决于具体应用场景 sem_wait(&semaphore); // 请求获得许可(P操作) // 执行一些动作... sem_post(&semaphore); // 归还许可(V操作) ``` #### 事件标志组 (Event Flags Group) 事件旗标提供了一种方式让一个或更多线程等待某个特定条件的发生。这些条件由一系列独立位组成,每个位置代表一种状态变化。应用程序可以通过设置/清除相应的位来进行通信。例如,在RTOS环境下,可以利用`rt_event_send` 函数向目标事件集合发送指定的消息[^3]。 ```c struct rt_event event_set; rt_err_t result = rt_event_init(&event_set, "example", RT_IPC_FLAG_FIFO); result = rt_event_send(&event_set, EVENT_1 | EVENT_2); // 发送组合事件 result = rt_event_recv(&event_set, EVENT_1, RT_EVENT_FLAG_AND, TIMEOUT_MS); // 接收单一事件 ``` #### 消息邮箱 (Message Mailbox) 消息邮箱提供了另一种形式的跨线程通讯手段,其中一条消息作为一个整体传递给接收方。这使得复杂结构化信息能够在同实体间安全交换而必担心竞争状况的影响。过需要注意的是,由于每次只能传输固定大小的信息包,因此适合频繁大数据流的情况。 ```c #define MSG_SIZE sizeof(struct my_message) static struct mailbox mbx; mbx_create(&mbx, MSG_SIZE); if (!mbx_is_full(&mbx)) { mbx_put(&mbx, &msg_to_send); } while(!mbx_is_empty(&mbx)){ mbx_get(&mbx,&received_msg); } ```
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