C++多线程之semaphore

    985硕渣最近找工作，面试官非常爱问多线程同步知识，我发现虽然学过进程同步与互斥，但实际未自己动手写过线程同步代码。最近发现了宝藏leetcode中有关于多线程专题练习，写起来不难，但是发现不常用语法很难记住，经常忘记，所以写此篇辅助记忆，以及记录线程同步semaphore使用方法。

    话不多说，直接上题，leetcoe1115，交替打印foobar。

两个不同的线程将会共用一个 FooBar 实例。其中一个线程将会调用 foo() 方法，另一个线程将会调用 bar() 方法。

请设计修改程序，以确保 "foobar" 被输出 n 次。

输入: n = 2
输出: "foobarfoobar"
解释: "foobar" 将被输出两次。

那么我们的线程运行顺序  foo()--bar()-- foo()--bar()···foo()--bar()，那么我们可以画出如下线程状态切换图。

上图Foobar类中，两个线程foo线程与bar线程，初始化两个信号量 FooReady(0): BarReady(1)，FooReady代表Bar输出结束接下来出foo，BarReady代表foo线程输出结束接下来输出bao，所以printFoo会V(FooReady)，进入wait状态等待BarReady，然后进入printfoo，bar线程同理，printBar()会V(BarReady),进入wait状态等待FooReady，然后进入printbar。直接上代码。

#include <semaphore.h>
class FooBar
{
private:
	int n;

protected:
	sem_t FooReady;
	sem_t BarReady;

public:
	FooBar(int n)
	{
		this->n = n;
		sem_init(&FooReady, 0, 0);
		sem_init(&BarReady, 0, 1); //由于先输出foo所以BarReady设置为1
	}

	void foo(function<void()> printFoo)
	{

		for (int i = 0; i < n; i++)
		{

			sem_wait(&BarReady); //P(BarReady)
			printFoo();
			sem_post(&FooReady); //V(FooReady)
		}
	}

	void bar(function<void()> printBar)
	{

		for (int i = 0; i < n; i++)
		{
			sem_wait(&FooReady); //P(FooReady)
			printBar();
			sem_post(&BarReady); //V(BarReady)
		}
	}
};

看完这个还是觉得不太过瘾，只是会用sem_init(),sem_post(),sem_wait(),但是这还不够，还需要了解其他semaphore自带函数，下面更才是重点。

 

sem_t 数据类型

int sem_init(sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value)

•  __pshared：shared参数控制着信号量的类型：
  如果 pshared的值是0，就表示它是当前线程的局部信号量
  如果pshared的值不为0，其它线程就能够共享这个信号量。
  （Linux线程一般不支持线程间共享信号量，pshared传递一个非零将会使函数返回ENOSYS错误。）
•  __value:代表初始化的__sem值。

 int sem_post(sem_t  *__sem)

• __sem的值+1

sem_wait(sem_t* sem)

• 用来等待信号量的值大于0（value > 0），等待时该线程为阻塞状态
• 解除阻塞后sem值会减去1

sem_trywait(sem_t *sem)

• sem_wait()的非阻塞版本，直接将sem的值减去1

sem_destroy(sem_t* sem)

• 释放信号量sem

sem_getvalue(sem_t* sem, int* valp)

• 获取信号量sem的值并且保存在valp中

    通过上述sem_t数据类型常用函数，我们基本能写出基本的线程同步算法。