【C/C++多线程编程之七】pthread信号量

多线程编程之信号量

     Pthread是 POSIX threads 的简称。是POSIX的线程标准。

         相互排斥量用来处理一个共享资源的同步訪问问题，当有多个共享资源时，就须要用到信号量机制。

         信号量机制用于保证两个或多个共享资源被线程协调地同步使用。信号量的值相应当前可用资源的数量。

         1.信号量（samaphore）:

        信号量机制通过信号量的值控制可用资源的数量。线程訪问共享资源前，须要申请获取一个信号量，假设信号量为0。说明当前无可用的资源，线程无法获取信号量，则该线程会等待其它资源释放信号量（信号量加1）。假设信号量不为0。说明当前有可用的资源，此时线程占用一个资源，相应信号量减1。

        举例：

        停车场有5个停车位，汽车可使用停车位。在这里5个停车位是共享的资源。汽车是线程。開始信号量为5，表明此时有5个停车位可用。一辆汽车进入停车场前。先查询信号量的值，不为0表明有可用停车位，汽车进入停车场并使用一个停车位。信号量减1。表明占用一个停车位，可用数降低。

       

           2.信号量基本函数：

         #include <semaphore.h>
初始化信号量：
        int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int val);

        该函数第一个參数为信号量指针，第二个參数为信号量类型（一般设置为0）。第三个为信号量初始值。第二个參数pshared为0时，该进程内全部线程可用。不为0时不同进程间可用。
信号量减1：
        int sem_wait(sem_t *sem);

        该函数申请一个信号量。当前无可用信号量则等待，有可用信号量时占用一个信号量。对信号量的值减1。

信号量加1：
        int sem_post(sem_t *sem);

        该函数释放一个信号量。信号量的值加1。

销毁信号量：
        int sem_destory(sem_t *sem);

        该函数销毁信号量。 
     

        3.牛刀小试：

        採用信号量机制，解决苹果橙子问题：一个能放N（这里N设为3）个水果的盘子。爸爸仅仅往盘子里放苹果。妈妈仅仅放橙子。女儿仅仅吃盘子里的橙子，儿子仅仅吃苹果。

        採用三个信号量：

        1.sem_t empty:信号量empty控制盘子可放水果数，初始为3，由于開始盘子为空可放水果数为3。

        2.sem_t  apple ;信号量apple控制儿子可吃的苹果数。初始为0。由于開始盘子里没苹果。

        3.sem_t orange;信号量orange控制女儿可吃的橙子是。初始为0，由于開始盘子里没橙子。

注：相互排斥量work_mutex仅仅为printf输出时可以保持一致，可忽略。

 

#include
#include
#include
#include
#pragma comment(lib, "pthreadVC2.lib")     //必须加上这句
sem_t empty;  //控制盘子里可放的水果数
sem_t apple;  //控制苹果数
sem_t orange; //控制橙子数
pthread_mutex_t work_mutex;                    //声明相互排斥量work_mutex
void *procf(void *arg) //father线程
          {
             while(1){
                 sem_wait(&empty);     //占用一个盘子空间，可放水果数减1
                 pthread_mutex_lock(&work_mutex);     //加锁
                 printf("爸爸放入一个苹果!\n");
                 sem_post(&apple);     //释放一个apple信号了。可吃苹果数加1
                 pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解锁
                 Sleep(3000);
             }

           }
void *procm(void *arg)  //mother线程
          {
            while(1){
                sem_wait(&empty);
                pthread_mutex_lock(&work_mutex);     //加锁
                printf("妈妈放入一个橙子!\n");
                sem_post(&orange);
                pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解锁
                Sleep(4000);
            }
           }
void *procs(void *arg)  //son线程
          {
            while(1){
                sem_wait(&apple);       //占用一个苹果信号量。可吃苹果数减1
                pthread_mutex_lock(&work_mutex);     //加锁
                printf("儿子吃了一个苹果!\n");
                sem_post(&empty);       //吃了一个苹果，释放一个盘子空间，可放水果数加1
                pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解锁
                Sleep(1000);
            }
           }
void *procd(void *arg)  //daughter线程
          {
            while(1){
                sem_wait(&orange);
                pthread_mutex_lock(&work_mutex);     //加锁
                printf("女儿吃了一个橙子!\n");
                sem_post(&empty);
                pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解锁
                Sleep(2000);
            }

           }

void main()
{
    pthread_t father;  //定义线程
    pthread_t mother;
    pthread_t son;
    pthread_t daughter;

    sem_init(&empty, 0, 3);  //信号量初始化
    sem_init(&apple, 0, 0);
    sem_init(&orange, 0, 0);
	pthread_mutex_init(&work_mutex, NULL);   //初始化相互排斥量

    pthread_create(&father,NULL,procf,NULL);  //创建线程
    pthread_create(&mother,NULL,procm,NULL);
    pthread_create(&daughter,NULL,procd,NULL);
    pthread_create(&son,NULL,procs,NULL);

    Sleep(1000000000);
}