sem_init sem_post sem_destroy信号量介绍

本文介绍了信号量的基本概念及其核心函数的使用方法,包括初始化、增减信号量值等操作,并通过示例代码展示了如何在多线程环境中利用信号量进行资源同步。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

信号量的数据类型为结构sem_t,它本质上是一个长整型的数。函数sem_init()用来初始化一个信号量。它的原型为:  

extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));  

sem为指向信号量结构的一个指针;pshared不为0时此信号量在进程间共享,否则只能为当前进程的所有线程共享;value给出了信号量的初始值。  

函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时,调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞,选择机制同样是由线程的调度策略决定的。  

函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0,解除阻塞后将sem的值减一,表明公共资源经使用后减少。函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait()的非阻塞版本,它直接将信号量sem的值减一。  

函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。 

信号量用sem_init函数创建的,下面是它的说明:
#include<semaphore.h>
       int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

       这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化,设置好它的共享选项,并指定一个整数类型的初始值。pshared参数控制着信号量的类型。如果 pshared的值是0,就表示它是当前里程的局部信号量;否则,其它进程就能够共享这个信号量。我们现在只对不让进程共享的信号量感兴趣。 (这个参数 受版本影响), pshared传递一个非零将会使函数调用失败。

这两个函数控制着信号量的值,它们的定义如下所示:

#include <semaphore.h>
       int sem_wait(sem_t * sem);
       int sem_post(sem_t * sem);

       这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
       sem_post函数的作用是给信号量的值加上一个“1”,它是一个“原子操作”---即同时对同一个信号量做加“1”操作的两个线程是不会冲突的;而同 时对同一个文件进行读、加和写操作的两个程序就有可能会引起冲突。信号量的值永远会正确地加一个“2”--因为有两个线程试图改变它。
       sem_wait函数也是一个原子操作,它的作用是从信号量的值减去一个“1”,但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法。也就是说,如果你对 一个值为2的信号量调用sem_wait(),线程将会继续执行,介信号量的值将减到1。如果对一个值为0的信号量调用sem_wait(),这个函数就 会地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值,那么当它被第三个线程增加 一个“1”时,等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行,另一个还将处于等待状态。
        信号量这种“只用一个函数就能原子化地测试和设置”的能力下正是它的价值所在。 还有另外一个信号量函数sem_trywait,它是sem_wait的非阻塞搭档。

        最后一个信号量函数是sem_destroy。这个函数的作用是在我们用完信号量对它进行清理。下面的定义:
         #include<semaphore.h>
         int sem_destroy (sem_t *sem);
         这个函数也使用一个信号量指针做参数,归还自己战胜的一切资源。在清理信号量的时候如果还有线程在等待它,用户就会收到一个错误。
        与其它的函数一样,这些函数在成功时都返回“0”。

 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

sem_t bin_sem;
void *thread_function1(void *arg)
{
printf("thread_function1--------------sem_wait\n");
sem_wait(&bin_sem);
printf("sem_wait\n");
while (1)
{
}
}

void *thread_function2(void *arg)
{
printf("thread_function2--------------sem_post\n");
sem_post(&bin_sem);
printf("sem_post\n");
while (1)
{
}
}



int main()
{
int res;
pthread_t a_thread;
void *thread_result;

res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);
if (res != 0)
{
 perror("Semaphore initialization failed");
}
 printf("sem_init\n");
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function1, NULL);
if (res != 0)
{
 perror("Thread creation failure");
}
printf("thread_function1\n");
sleep (5);
printf("sleep\n");
res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function2, NULL);
if (res != 0)
{
 perror("Thread creation failure");
}
while (1)
{
}
}


sem_init
thread_function1
thread_function1--------------sem_wait
sleep
thread_function2--------------sem_post
sem_wait
sem_post
 
### POSIX 无名信号量 `sem_init` 的用法 #### 函数原型 `sem_init` 是用于初始化无名信号量的函数,其定义如下: ```c int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value); ``` - 参数说明: - `sem`: 指向信号量对象的指针。 - `pshared`: 如果设置为 0,则表示该信号量仅在同一进程中创建的线程之间共享;如果大于 0,则表示可以在多个进程之间共享。 - `value`: 设置信号量的初始值。 返回值:成功时返回 0,失败则返回 -1 并设置相应的错误码[^1]。 --- #### 使用示例 下面是一个完整的代码示例展示如何使用 `sem_init` 来实现线程间的同步: ```c #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #define THREAD_COUNT 2 // 定义全局信号量变量 sem_t semaphore; void* thread_function(void* arg) { printf("Thread %ld is waiting...\n", (long)arg); // 尝试获取信号量 if (sem_wait(&semaphore) != 0) { // P 操作 perror("sem_wait failed"); pthread_exit(NULL); } printf("Thread %ld entered critical section.\n", (long)arg); sleep(1); // 模拟工作时间 printf("Thread %ld leaving critical section.\n", (long)arg); // 释放信号量 if (sem_post(&semaphore) != 0) { // V 操作 perror("sem_post failed"); } return NULL; } int main() { pthread_t threads[THREAD_COUNT]; // 初始化信号量,初始值设为 1 if (sem_init(&semaphore, 0, 1) != 0) { // 初始值为 1 表示最多允许一个线程进入临界区 perror("sem_init failed"); return -1; } // 创建线程 for (long i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) { if (pthread_create(&threads[i], NULL, thread_function, (void*)i) != 0) { perror("pthread_create failed"); return -1; } } // 等待所有线程完成 for (size_t i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) { pthread_join(threads[i], NULL); } // 销毁信号量 if (sem_destroy(&semaphore) != 0) { perror("sem_destroy failed"); } return 0; } ``` 上述代码展示了两个线程通过信号量来控制访问临界区的过程。每次只有一个线程可以进入临界区执行任务[^3]。 --- #### 常见错误及其解决方案 1. **未正确初始化信号量** - 如果调用 `sem_init` 返回 -1,则可能是因为参数不合法或者内存分配失败。 - 需要检查 `errno` 获取具体原因。例如,`EINVAL` 可能意味着非法参数组合,而 `ENOSPC` 或其他资源不足错误表明系统无法支持更多信号量实例。 2. **忘记销毁信号量** - 当不再需要信号量时,应显式调用 `sem_destroy` 进行清理。否则可能导致资源泄漏或后续重新初始化失败。 3. **跨进程共享问题** - 若希望信号量能在不同进程间共享 (`pshared > 0`),需注意目标平台的支持情况以及是否满足特定条件(如地址空间一致性)。通常建议在这种场景下改用命名信号量 `sem_open` 和 `sem_close`[^4]。 --- #### 注意事项 - 对于多线程环境下的无名信号量,推荐始终将 `pshared` 设定为 0,除非确实存在跨进程需求。 - 调试过程中可利用工具链命令验证线程状态,比如运行 `ps aux -L | grep sem` 查看是否有异常挂起现象。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值