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在Linux操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間同步和互斥的機(jī)制有許多種，其中最常用的是信號(hào)量（Semaphore）。信號(hào)量是由Dijkstra首次引入的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)是一把鎖，用于保護(hù)共享資源。在經(jīng)典的生產(chǎn)者-消費(fèi)者問題中，生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)程之間需要共享一個(gè)緩沖區(qū)，因此需要使用信號(hào)量來(lái)保證緩沖區(qū)的正確性。
而在使用信號(hào)量時(shí)，一個(gè)非常重要的函數(shù)是sem_wt函數(shù)。這個(gè)函數(shù)的作用是阻塞當(dāng)前進(jìn)程，直到某一個(gè)信號(hào)量的值變得大于0。而當(dāng)一個(gè)進(jìn)程對(duì)信號(hào)量執(zhí)行減操作時(shí)，如果信號(hào)量的值為0，那么該進(jìn)程就會(huì)被阻塞，直到另外一個(gè)進(jìn)程對(duì)信號(hào)量執(zhí)行加操作將其值變?yōu)榉?。
sem_wt的函數(shù)原型如下：
int sem_wt(sem_t *sem);
其中sem_t是一個(gè)信號(hào)量類型，表示一個(gè)信號(hào)量的實(shí)例，*sem則是具體的信號(hào)量變量。sem_wt函數(shù)的返回值為0表示函數(shù)執(zhí)行成功；否則，就表示函數(shù)執(zhí)行失敗。
在實(shí)際使用時(shí)，sem_wt函數(shù)常常與sem_post函數(shù)配合使用。sem_post函數(shù)是另外一個(gè)信號(hào)量函數(shù)，用于增加信號(hào)量的值。通過(guò)調(diào)用sem_post函數(shù)，我們可以將一個(gè)被阻塞的進(jìn)程喚醒，從而使其繼續(xù)執(zhí)行。注意：sem_wt和sem_post函數(shù)只能用于已經(jīng)初始化的信號(hào)量上，否則將出現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤。
一般情況下，sem_wt函數(shù)是在臨界區(qū)中調(diào)用的。在許多并發(fā)程序中，臨界區(qū)是程序中需要互斥訪問的臨界資源，在進(jìn)入臨界區(qū)之前，應(yīng)該對(duì)臨界區(qū)進(jìn)行加鎖，當(dāng)退出臨界區(qū)時(shí)，再釋放鎖。sem_wt函數(shù)可以保證臨界區(qū)不會(huì)同時(shí)被多個(gè)進(jìn)程占用，從而保證臨界區(qū)的數(shù)據(jù)正確性和一致性。
在信號(hào)量的應(yīng)用中，sem_wt函數(shù)被廣泛地用于等待共享資源的可用性。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)有10個(gè)進(jìn)程需要訪問一個(gè)共享變量，但是這個(gè)變量只能同時(shí)被一個(gè)進(jìn)程訪問。這時(shí)，我們就可以使用一個(gè)信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)共享變量的互斥訪問控制。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程訪問共享變量之前，需要獲取信號(hào)量的內(nèi)部資源，如果相應(yīng)的信號(hào)量取得資源的量為0，則進(jìn)程需要一直等待，直到資源可用。
sem_wt函數(shù)是Linux環(huán)境下實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步和互斥機(jī)制的重要函數(shù)之一。通過(guò)使用這個(gè)函數(shù)，我們可以更加精確地控制進(jìn)程的執(zhí)行順序和訪問共享資源的安全性。對(duì)于需要進(jìn)行并發(fā)編程的開發(fā)者來(lái)說(shuō)，熟練掌握sem_wt函數(shù)的使用方法，是非常關(guān)鍵的一環(huán)。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux 信號(hào)量問題 編譯錯(cuò)誤 好像不識(shí)別sem_t定義的變量
- Linux多進(jìn)程和線程同步的幾種方式
linux 信號(hào)量問題 編譯錯(cuò)誤 好像不識(shí)別sem_t定義的變量
幫你修改了一手搭下,編譯運(yùn)行沒問題,修改的地方都標(biāo)出來(lái)了,
由于不知道你程序的功能襪薯老,所以沒有對(duì)你的程序邏輯進(jìn)行分析
#include
#include
#include
#include
//–以下是修改的部分
sem_t in;
sem_t out;
sem_t handout;
sem_t handin;
sem_t goout;
//–
int counter=0;
void * studentIn(void *a)
{
sem_wait(&in);//修改
counter++;
printf(“%d\n”,counter);
if(counter==30)
{
sem_post(&handout);//告升修改
return NULL;
}
sem_post(&in);//修改
return NULL;
}
void * fteacherhandout(void *b)
{
sem_wait(&handout);//修改
printf(“teacher said:hand out over\n”);
sem_post(&handin);//修改
return NULL;
}
void * studentout(void *c)
{
sem_wait(&handin);//修改
sem_wait(&out);//修改
counter–;
printf(“%d\n”,counter);
if(counter==0)
{
sem_post(&goout);//修改
return NULL;
}
sem_post(&out);//修改
}
void * fteacherout(void *d)
{
sem_wait(&goout);//修改
printf(“teacher go out”);
return NULL;
}
void main()
{
int i=0;
//–以下是修改的部分
sem_init(&in,0,1);
sem_init(&out,0,1);
sem_init(&handin,0,0);
sem_init(&handout,0,0);
sem_init(&goout,0,0);
//
pthread_t thread1,thread2,teacher1,teacher2;
pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);
for(i=0;i
{
pthread_create(&thread1,&attr,studentIn,NULL);
}
for(i=0;i
{
pthread_create(&thread2,&attr,studentout,NULL);
}
pthread_create(&teacher1,&attr,fteacherhandout,NULL);
pthread_create(&teacher2,&attr,fteacherout,NULL);
return;
Linux多進(jìn)程和線程同步的幾種方式
Linux 線程同步的橘螞笑三種方法
線程的更大特點(diǎn)是資源的共享性，但資源共享中的同步問題是多線程編程的難點(diǎn)。linux下提供了多種方式來(lái)處理線程同步，最常用的是互斥鎖、條件變量和信號(hào)量。
一、互斥鎖(mutex)
通過(guò)鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)線程間的同步。
初始化鎖。在Linux下，線程的互斥量數(shù)據(jù)類型是pthread_mutex_t。在使用前,要對(duì)它進(jìn)行初始化。
靜態(tài)分配：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
動(dòng)態(tài)分配：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);
加鎖。對(duì)共享資源的訪問，要對(duì)互斥量進(jìn)行加鎖，如果互斥量已經(jīng)上了鎖，調(diào)用線程會(huì)阻塞，直到互斥量被解鎖。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
解鎖。在完成了對(duì)共享資源的訪問后，要對(duì)互斥量進(jìn)行解鎖。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
銷毀鎖。鎖在是使用完成后，需要進(jìn)行銷毀以釋放資源。
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
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#include
#include
#include
#include
#include “iostream”
using namespace std;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int tmp;
void* thread(void *arg)
{
cout
#include
#include “stdlib.h”
#include “unistd.h”
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
void hander(void *arg)
{
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
void *thread1(void *arg)
{
pthread_cleanup_push(hander, &mutex);
while(1)
{
printf(“thread1 is running\n”);
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
printf(“thread1 applied the condition\n”);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(4);
}
pthread_cleanup_pop(0);
}
void *thread2(void *arg)
{
while(1)
{
printf(“thread2 is running\n”);
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
printf(“thread2 applied the condition\n”);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
}
int main()
{
pthread_t thid1,thid2;
printf(“condition variable study!\n”);
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_cond_init(&cond, NULL);
pthread_create(&thid1, NULL, thread1, NULL);
pthread_create(&thid2, NULL, thread2, NULL);
sleep(1);
do
{
pthread_cond_signal(&cond);
}while(1);
sleep(20);
pthread_exit(0);
return 0;
}
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#include
#include
#include “stdio.h”
#include “stdlib.h”
static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
struct node
{
int n_number;
struct node *n_next;
}*head = NULL;
static void cleanup_handler(void *arg)
{
printf(“Cleanup handler of second thread./n”);
free(arg);
(void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}
static void *thread_func(void *arg)
{
struct node *p = NULL;
pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);
while (1)
{
//這個(gè)mutex主要是用來(lái)保證pthread_cond_wait的并發(fā)性
pthread_mutex_lock(&mtx);
while (head == NULL)
{
//這個(gè)while要特別說(shuō)明一下，單個(gè)pthread_cond_wait功能很完善，為何
//這里要有一個(gè)while (head == NULL)呢？因?yàn)閜thread_cond_wait里的線
//程可能會(huì)被意外喚醒，如果這個(gè)時(shí)候head != NULL，則不是我們想要的情況。
//這個(gè)時(shí)候，應(yīng)該讓線程繼續(xù)進(jìn)入pthread_cond_wait
// pthread_cond_wait會(huì)先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx，
//然后阻塞在等待對(duì)列里休眠，直到再次被喚醒(大多數(shù)情況下是等待的條件成立
//而被喚醒，喚醒后，該進(jìn)程會(huì)先鎖定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再讀取資源
//用這個(gè)流程是比較清楚的
pthread_cond_wait(&cond, &mtx);
p = head;
head = head->n_next;
printf(“Got %d from front of queue/n”, p->n_number);
free(p);
}
pthread_mutex_unlock(&mtx); //臨界區(qū)數(shù)據(jù)操作完畢，釋放互斥鎖
}
pthread_cleanup_pop(0);
return 0;
}
int main(void)
{
pthread_t tid;
int i;
struct node *p;
//子線程會(huì)一直等待資源，類似生產(chǎn)者和消費(fèi)者，但是這里的消費(fèi)者可以是多個(gè)消費(fèi)者，而
//不僅僅支持普通的單個(gè)消費(fèi)者，這個(gè)模型雖然簡(jiǎn)單，但是很強(qiáng)大
pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
sleep(1);
for (i = 0; i n_number = i;
pthread_mutex_lock(&mtx); //需要操作head這個(gè)臨界資源，先加鎖，
p->n_next = head;
head = p;
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mtx); //解鎖
sleep(1);
}
printf(“thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n”);
//關(guān)于pthread_cancel，有一點(diǎn)額外的說(shuō)明，它是從外部終止子線程，子線程會(huì)在最近的取消點(diǎn)，退出
//線程，而在我們的代碼里，最近的取消點(diǎn)肯定就是pthread_cond_wait()了。
pthread_cancel(tid);
pthread_join(tid, NULL);
printf(“All done — exiting/n”);
return 0;
}
三、信號(hào)量(sem)
如同進(jìn)程一樣，線程也可以通過(guò)信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，雖然是輕量級(jí)的。信號(hào)量函數(shù)的名字都以”sem_”打頭。線程使用的基本信號(hào)量函數(shù)有四個(gè)。
信號(hào)量初始化。
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
這是對(duì)由sem指定的信號(hào)量進(jìn)行初始化，設(shè)置好它的共享選項(xiàng)(linux 只支持為0，即表示它是當(dāng)前進(jìn)程的局部信號(hào)量)，然后給它一個(gè)初始值VALUE。
等待信號(hào)量。給信號(hào)量減1，然后等待直到信號(hào)量的值大于0。
int sem_wait(sem_t *sem);
釋放信號(hào)量。信號(hào)量值加1。并通知其他等待線程。
int sem_post(sem_t *sem);
銷毀信號(hào)量。我們用完信號(hào)量后都它進(jìn)行清理。歸還占有的一切資源。
int sem_destroy(sem_t *sem);
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#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf (“:func error!/n”, __func__);return;}
typedef struct _PrivInfo
{
sem_t s1;
sem_t s2;
time_t end_time;
}PrivInfo;
static void info_init (PrivInfo* thiz);
static void info_destroy (PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz);
static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz);
int main (int argc, char** argv)
{
pthread_t pt_1 = 0;
pthread_t pt_2 = 0;
int ret = 0;
PrivInfo* thiz = NULL;
thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo));
if (thiz == NULL)
{
printf (“: Failed to malloc priv./n”);
return -1;
}
info_init (thiz);
ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz);
if (ret != 0)
{
perror (“pthread_1_create:”);
}
ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz);
if (ret != 0)
{
perror (“pthread_2_create:”);
}
pthread_join (pt_1, NULL);
pthread_join (pt_2, NULL);
info_destroy (thiz);
return 0;
}
static void info_init (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
thiz->end_time = time(NULL) + 10;
sem_init (&thiz->s1, 0, 1);
sem_init (&thiz->s2, 0, 0);
return;
}
static void info_destroy (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
sem_destroy (&thiz->s1);
sem_destroy (&thiz->s2);
free (thiz);
thiz = NULL;
return;
}
static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail(thiz != NULL);
while (time(NULL) end_time)
{
sem_wait (&thiz->s2);
printf (“pthread1: pthread1 get the lock./n”);
sem_post (&thiz->s1);
printf (“pthread1: pthread1 unlock/n”);
sleep (1);
}
return;
}
static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz)
{
return_if_fail (thiz != NULL);
while (time (NULL) end_time)
{
sem_wait (&thiz->s1);
printf (“pthread2: pthread2 get the unlock./n”);
sem_post (&thiz->s2);
printf (“pthread2: pthread2 unlock./n”);
sleep (1);
}
return;
}
香港服務(wù)器選創(chuàng)新互聯(lián)，2H2G首月10元開通。
創(chuàng)新互聯(lián)（www.cdcxhl.com）互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商,擁有超過(guò)10年的服務(wù)器租用、服務(wù)器托管、云服務(wù)器、虛擬主機(jī)、網(wǎng)站系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。專業(yè)提供云主機(jī)、虛擬主機(jī)、域名注冊(cè)、VPS主機(jī)、云服務(wù)器、香港云服務(wù)器、免備案服務(wù)器等。
當(dāng)前題目：Linux下的sem_wait等待函數(shù)簡(jiǎn)介(linuxsemwait)
文章網(wǎng)址：http://www.dlmjj.cn/article/cdishse.html
