1.信號量概述

信號量是一個底層核心模塊【int】類型變量，記錄當前信號量數據。

信號量 P 操作 (sem_wait)

????????線程檢測對應信號量底層 int 數據數值，如果大于 0，當前線程獲得 CPU 執行權，同時將信號量底層 int 數據-1 操作。

如果底層數據為 0，當前線程無法獲取 CPU 執行權，進入阻塞狀態。同時等待信號量 > 0

信號量 V 操作 (sem_post)

????????線程任務執行完畢，執行 V 操作，對當信號量底層 int 數據 +1，相當于釋放 CPU 執行權。

信號量可以控制線程互斥和線程同步。

2.信號量相關API

2.1sem_init初始化

#include <semaphore.h> 
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)

函數功能:

????????用于初始化一個信號量變量，提供必要的參數，限制當前信號量是針對于【線程操作】還是【進程操作】

函數參數:

????????sen_t *sem:?信號量變量地址

????????int? pshared:?控制值當前信號量，限制內容為線程還是進程，線程參數要求為 0， 不等于 0 為進程間操作。建議 0 線程， 1 進程。

????????unsigned int value:?信號量初始化數據，通常情況下為 1?

返回值:

????????成功返回 0

????????失敗返回 -1

2.2sem_wait? ?P操作/等待操作

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

函數功能：

????????信號量 P 操作，當前信號量-1。

????????如果為 0 當前線程/進程進入阻塞狀態。

????????如果不為 0，信號量 -= 1，同時可以執行目標線程/進程代碼。

函數參數：

????????sem_t *sem:?信號量變量地址

返回值類型：

????????成功返回 0

????????失敗返回 -1

2.3sem_post? V操作/釋放操作

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

函數功能:

????????信號量 V 操作，當前信號量 +1

????????信號量不為 0，相當于解除與當前信號量相關的其他線程/進程阻塞狀態

函數參數:

????????sem_t *sem :?信號量變量地址

返回值類型

????????成功返回 0

????????失敗返回 -1

2.4sem_destroy? 銷毀操作

#include <semaphore.h> 
int sem_destroy(sem_t *sem)

函數功能:

????????銷毀當前信號量變量

函數參數:

????????sem_t? *sem:?信號量變量地址

返回值類型

????????成功返回 0

????????失敗返回 -1

2.5信號量的操作案例

將上面的信號量函數進行綜合應用

2.5.1信號量互斥控制

相當于互斥鎖的作用

#define _POSIX_C_SOURCE 200112L
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <semaphore.h>
sem_t sem;
void *threadA_task(void *arg);
void *threadB_task(void *arg);
void *threadC_task(void *arg);
void print_string(const char *str);
// 線程 A 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid1;
// 線程 B 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid2;
// 線程 C 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid3;
int main(int argc, char const *argv[])
{int status = 0;/*1. 初始化信號量初始化當前信號量，對應的控制目標為線程，初始化數據為 1int sem_init (sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value)*/status = sem_init(&sem, 0, 3);//int? pshared:?控制值當前信號量，限// 制內容為線程還是進程,線程參數要求為 0， //不等于 0 為進程間操作。建議 0 線程， 1 進程。if (status){printf("semaphore init failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid1, NULL, threadA_task, "Hello World!");if (status){printf("pthread_create threadA failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid2, NULL, threadB_task, "Hello HH!");if (status){printf("pthread_create threadB failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid3, NULL, threadC_task, "Hello GL!");if (status){printf("pthread_create threadC failed!\n");_exit(1);}pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);return 0;
}
void *threadA_task(void *arg)
{// 信號量 P 操作sem_wait(&sem);print_string((const char *)arg);// 信號量 V 操作sem_post(&sem);
}
void *threadB_task(void *arg)
{// 信號量 P 操作sem_wait(&sem);print_string((const char *)arg);// 信號量 V 操作sem_post(&sem);
}
void *threadC_task(void *arg)
{// 信號量 P 操作sem_wait(&sem);print_string((const char *)arg);// 信號量 V 操作sem_post(&sem);
}
void print_string(const char *str)
{while (*str){printf("%c\n", *str);sleep(1);str += 1;}
}

2.5.1信號量執行流程控制

#define _POSIX_C_SOURCE 200112L
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
#include <semaphore.h>
sem_t sem1;
sem_t sem2;
sem_t sem3;
void *threadA_task(void *arg);
void *threadB_task(void *arg);
void *threadC_task(void *arg);
void print_string(const char *str);
// 線程 A 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid1;
// 線程 B 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid2;
// 線程 C 對應的線程【句柄】類型
pthread_t tid3;
int main(int argc, char const *argv[])
{int status = 0;/*1. 初始化信號量初始化當前信號量，對應的控制目標為線程，初始化數據為 1int sem_init (sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value)*/status = sem_init(&sem1, 0, 1);if (status){printf("semaphore init failed!\n");_exit(1);}status = sem_init(&sem2, 0, 0);if (status){printf("semaphore init failed!\n");_exit(1);}status = sem_init(&sem3, 0, 0);if (status){printf("semaphore init failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid1, NULL, threadA_task, "Hello World!");if (status){printf("pthread_create threadA failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid2, NULL, threadB_task, "Hello HH!");if (status){printf("pthread_create threadB failed!\n");_exit(1);}status = pthread_create(&tid3, NULL, threadC_task, "Hello GL!");if (status){printf("pthread_create threadC failed!\n");_exit(1);}pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);pthread_join(tid3, NULL);// 線程銷毀pthread_cancel(tid1);pthread_cancel(tid2);pthread_cancel(tid3);// 信號量銷毀sem_destroy(&sem1);sem_destroy(&sem2);sem_destroy(&sem3);return 0;
}
void *threadA_task(void *arg)
{// sem1 信號量 P 操作sem_wait(&sem1);print_string((const char *)arg);// sem2 信號量 V 操作sem_post(&sem2);
}
void *threadB_task(void *arg)
{// sem2 信號量 P 操作sem_wait(&sem2);print_string((const char *)arg);// sem3 信號量 V 操作sem_post(&sem3);
}
void *threadC_task(void *arg)
{// sem3 信號量 P 操作sem_wait(&sem3);print_string((const char *)arg);// sem1 信號量 V 操作sem_post(&sem1);
}
void print_string(const char *str)
{printf("%s\n", str);sleep(5);
}