1、信號(hào)量定義

linux sem信號(hào)量是一種特殊的變量，訪問(wèn)具有原子性,用于解決進(jìn)程或者線程間共享資源引發(fā)的同步問(wèn)題

用戶態(tài)進(jìn)程對(duì)sem信號(hào)量可以有以下兩種操作:

1. 等待信號(hào)量
   當(dāng)信號(hào)量值為0時(shí)，程序等待；當(dāng)信號(hào)量值大于0時(shí)，信號(hào)量減1, 程序繼續(xù)運(yùn)行。
2. 發(fā)送信號(hào)量
   將信號(hào)量值加1

2、相關(guān)函數(shù)說(shuō)明

linux 信號(hào)量相關(guān)函數(shù)都聲明頭文件 semaphore.h 頭文件中，所以使用信號(hào)量之前需要先包含頭文件

#include <semaphore.h>

信號(hào)量的創(chuàng)建就像聲明一般的變量一樣簡(jiǎn)單，例如：sem_t sem，之后對(duì)該信號(hào)量進(jìn)行初始化和使用。

2.1、信號(hào)量初始化sem_init

該函數(shù)用于信號(hào)量初始化,原型如下:

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

改函數(shù)初始化由sem指向的sem_t對(duì)象，并給他一個(gè)初始值value.
pshared控制信號(hào)量的類(lèi)型:

1. pshared值為0用于多線程之間的同步
2. pshared值大于0表示可以共享,用于多個(gè)相關(guān)進(jìn)程間的同步

參數(shù) pshared > 0 時(shí)指定了 sem 處于共享內(nèi)存區(qū)域，所以可以在進(jìn)程間共享該變量

2.2、等待信號(hào)量sem_wait

其函數(shù)原型有兩種

int sem_wait(sem_t *sem); 

int sem_trywait(sem_t *sem);

sem_wait 是一個(gè)阻塞的函數(shù)，測(cè)試所指定信號(hào)量的值，它的操作是原子的。若 sem value > 0，則該信號(hào)量值減去 1 并立即返回。若sem value = 0，則阻塞直到 sem value > 0，此時(shí)立即減去 1，然后返回。

sem_trywait 函數(shù)是非阻塞的函數(shù)，它會(huì)嘗試獲取獲取 sem value 值，如果 sem value = 0，不是阻塞住，而是直接返回一個(gè)錯(cuò)誤 EAGAIN。

2.3、信號(hào)量增加 sem_post

把指定的信號(hào)量 sem 的值加 1，喚醒正在等待該信號(hào)量的任意線程。

int sem_post(sem_t *sem);

2.4、獲取信號(hào)量的值sem_getvalue

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);
獲取信號(hào)量 sem 的當(dāng)前值，把該值保存在 sval，若有 1 個(gè)或者多個(gè)線程正在調(diào)用 sem_wait 阻塞在該信號(hào)量上，該函數(shù)返回阻塞在該信號(hào)量上進(jìn)程或線程個(gè)數(shù)。

2.5、 信號(hào)量銷(xiāo)毀 sem_destroy

該函數(shù)用于對(duì)信號(hào)量用完進(jìn)行清理

int sem_destroy(sem_t *sem);

成功則返回 0，失敗返回 -1

3、 一個(gè)信號(hào)量同步線程案例

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的多線程例子說(shuō)明如何使用信號(hào)量進(jìn)行線程同步。

在主線程中，創(chuàng)建一個(gè)子線程用于處理 resource 共享資源，如果主線程有需求（sem_post），就往其后追加一個(gè) ‘a(chǎn)’ 字符串。

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// Created by 汪庭東 on 2020/4/15.
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#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

sem_t *sem;
static char *resource[30];
void *change_resource(void* res) {
    char *msg = (char*) res;
    fprintf(stdout, "start change resource......\n");
    while (1) {
        sem_wait(sem);
        strcat(resource, "a");
        fprintf(stderr, "change value after: %s\n", msg);
    }
}
int main() {
    int err;
    pthread_t  pthread;

    sem = sem_open("/mysem",O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR, 0);
    do {
        if (pthread_create(&pthread, NULL, change_resource, (void *) resource) != 0) {
            printf("pthread_create failed \n");
            err = -1;
            break;
        }
        while (1) {
            int i;
            printf("1 添加 2 阻塞 3退出\n");
            sleep(1);
            scanf("%d", &i);
            if (i == 1) {
                sem_post(sem);
            } else if(i == 2) {
                continue;
            } else if (i == 3) {
                break;
            }
        }
    } while (0);
    if (sem_destroy(sem) != 0) {
        err = -1;
    }
    return err;
}