文章目录
- 一、信号量介绍
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- [1.1 什么是信号量](#1.1 什么是信号量)
- [1.2 信号量的原子性](#1.2 信号量的原子性)
- [1.3 信号量的使用](#1.3 信号量的使用)
- 二、C语言使用
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- [2.1 函数接口](#2.1 函数接口)
- [2.2 信号量代码](#2.2 信号量代码)
- 三、C++20使用
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- [3.1 函数接口](#3.1 函数接口)
- 四、C++11模拟信号量
一、信号量介绍
1.1 什么是信号量
信号量
是一种特殊的变量,是操作系统层面的,可以被增加或减少。信号量用于保护一段资源,使其每次只能被有限的线程访问到。
1.2 信号量的原子性
对信号量的访问被保证是原子操作
,不需要加锁。如果一个程序中有多个线程试图改变一个信号量的值,系统保证所有的操作都将依次进行。
1.3 信号量的使用
信号量通常和互斥锁配合使用,互斥锁用于保护共享资源,防止多个线程同时访问同一资源导致的竞争问题。而信号量则用于控制对共享资源的并发访问数量,以此实现某些同步机制
二、C语言使用
2.1 函数接口
cpp
功能: 初始化信号量
返回值:失败返回-1,成功返回0
入参: pshared:为真表示为多个进程间共享,为0表示是当前进程的局部信号量
value: sem的初始值,信号量的大小
int sem_init(sem_t *psem, int pshared, unsigned int value);
功能: 获取信号量
返回值:失败返回-1,成功返回0
入参:
int sem_wait(sem_t *sem);
功能: 释放信号量
返回值:失败返回-1,成功返回0
入参:
int sem_post(sem_t *sem);
功能: 销毁信号量
返回值:失败返回-1,成功返回0
入参:
int sem_destory(sem_t *sem);
如果不销毁信号量,则线程退出时可能会产生问题,如果你的程序创建了大量的信号量而没有及时销毁,可能会将操作系统的资源耗尽。
2.2 信号量代码
cpp
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
sem_t semDownload;
void func(void *arg)
{
sem_wait(&semDownload);
unsigned int *taskType = (unsigned int*)arg;
printf("============== Downloading taskType %d ============== \n", *taskType);
sleep(*taskType*2);
printf("============== Finished taskType %d ============== \n", *taskType);
sem_post(&semDownload);
}
int main()
{
if(sem_init(&semDownload, 0, 2) == -1){
printf("sem_init error\n");
return 0;
}
unsigned int taskTypeId;
pthread_t a_thread, b_thread, c_thread;
while (scanf("%d", &taskTypeId) != EOF)
{
unsigned int para1,para2,para3;
switch (taskTypeId)
{
case 1:
para1 = taskTypeId;
pthread_create(&a_thread, NULL, (void*)func, (void*)¶1);
break;
case 2:
para2 = taskTypeId;
pthread_create(&b_thread, NULL, (void*)func, (void*)¶2);
break;
case 3:
para3 = taskTypeId;
pthread_create(&c_thread, NULL, (void*)func, (void*)¶3);
break;
default:
printf("!!! error taskTypeId %d !!!\n", taskTypeId);
break;
}
}
sem_destroy(&semDownload);
return 0;
}
三、C++20使用
C++20 标准引入了 std::counting_semaphore
和 std::binary_semaphore
类,分别用于实现计数信号量和二值信号量的功能。
3.1 函数接口
cpp
//计数信号量
std::counting_semaphore<size_t max_num> obj(size_t init_num);
obj.acquire();
obj.release();
//二值信号量
std::binary_semaphore obj(size_t init_num);
这些信号量会在声明周期结束后自动销毁,无需显示调用
四、C++11模拟信号量
使用互斥锁和条件变量模拟