在windows中使用信號量已經(jīng)在另一篇文章中講過了，信號量的詳細(xì)細(xì)節(jié)也已經(jīng)展示了，本文介紹如何在linux環(huán)境下使用c語言編寫信號量類型的例子代碼。
windows c語言使用信號量

與windows環(huán)境下不同，在linux下，頭文件unistd.h或者pthread.h都沒有直接包含P，V操作，也就是wait()，signal()，也即信號量的P，V操作需要自行編程實(shí)現(xiàn)。信號量結(jié)構(gòu)體（參考上面鏈接）已經(jīng)清楚，但是這還不夠，實(shí)現(xiàn)信號量需要滿足以下兩個(gè)條件：
1.信號量操作只能是原子操作
2.除了P，V操作外，其他函數(shù)無法操作信號量

我們先看Linux下C語言提供的相關(guān)函數(shù)：

1.pthread_t; 2.pthread_mutex_t; 3.pthread_cond_t; 4.pthread_mutex_lock(); 5.pthread_mutex_unlock(); 6.pthread_cond_wait(); 7.pthread_cond_signal(); 8.pthread_mutex_init(); 9.pthread_cond_init();

1-3為相關(guān)變量定義，4、5為互斥訪問的鎖操作，6、7為條件變量，8、9為初始化函數(shù)。
函數(shù)具體用法可以使用命令查看：

man pthread_cond_wait #或者 man function

鎖操作可以實(shí)現(xiàn)互斥訪問，條件變量可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步功能，因此這些函數(shù)可以組成信號量操作，函數(shù)具體內(nèi)容就不再贅述。
首先定義信號量結(jié)構(gòu)體：

typedef struct {int value;pthread_mutex_t mutex;//信號量為原子操作pthread_cond_t cond; }sema_t;

value表示資源量，mutex實(shí)現(xiàn)原子操作，cond實(shí)現(xiàn)阻塞等待以及喚醒。
P操作即首先占用一個(gè)資源量，如果不夠則阻塞，資源夠用立即返回：

void sema_wait(sema_t *sema) {pthread_mutex_lock(&sema->mutex);sema->value--;while(sema->value<0)pthread_cond_wait(&sema->cond,&sema->mutex);pthread_mutex_unlock(&sema->mutex);}

V操作首先釋放一個(gè)資源量，并調(diào)喚醒一個(gè)條件變量，這里不用判斷有沒有被阻塞的進(jìn)程，條件變量cond已經(jīng)幫你實(shí)現(xiàn)了：

void sema_signal(sema_t *sema) {pthread_mutex_lock(&sema->mutex);sema->value++;pthread_cond_signal(&sema->cond);pthread_mutex_unlock(&sema->mutex); }

這樣就完整實(shí)現(xiàn)了P，V操作。
下面看一個(gè)使用信號量的例子：

• 系統(tǒng)中有3個(gè)線程：生產(chǎn)者、計(jì)算者、消費(fèi)者
• 系統(tǒng)中有2個(gè)容量為4的緩沖區(qū)：buffer1、buffer2
• 生產(chǎn)者
  • 生產(chǎn)’a’、‘b’、‘c’、‘d’、‘e’、‘f’、‘g’、'h’八個(gè)字符
  • 放入到buffer1
  • 打印生產(chǎn)的字符
• 計(jì)算者
  • 從buffer1取出字符
  • 將小寫字符轉(zhuǎn)換為大寫字符，按照 input:OUTPUT 的格式打印
  • 放入到buffer2
• 消費(fèi)者
  • 從buffer2取出字符
  • 打印取出的字符
• 程序輸出結(jié)果(實(shí)際輸出結(jié)果是交織的)

很明顯，需要五個(gè)信號量：

sema_t mutex1,mutex2;//互斥訪問緩沖區(qū) sema_t wait_empty_buff1; sema_t wait_full_buff1; sema_t wait_empty_buff2; sema_t wait_full_buff2;

produce線程負(fù)責(zé)向buffer1中寫數(shù)據(jù)，有幾個(gè)要求：
1.buff1互斥訪問
2.緩沖區(qū)滿不能寫
3.寫完通知緩沖區(qū)滿

void *produce() {int item;for(int i=0;i<item_count;i++){sema_wait (&wait_empty_buff1);sema_wait (&mutex1);item='a'+i;put_item(1,item);printf("Produce item: %c\n",item);sema_signal (&mutex1);sema_signal (&wait_full_buff1);}return NULL; }

consume線程與produce類似，也有如上述三個(gè)要求，但是是2、3是相反的并且互斥訪問buff2：
1.buff2互斥訪問
2.緩沖區(qū)空不能拿
3.拿完通知緩沖區(qū)空

void *consume() {int item;for(int i=0;i<item_count;i++){sema_wait (&wait_full_buff2);sema_wait (&mutex2);item=get_item(2);printf("Consume item: %c\n",item);sema_signal (&mutex2);sema_signal (&wait_empty_buff2);}return NULL; }

compute比較復(fù)雜，是上述兩個(gè)線程的結(jié)合體，代碼如下：

void *compute() {int item,item_res;for(int i=0;i<item_count;i++){sema_wait (&wait_full_buff1);sema_wait (&mutex1);item=get_item(1);sema_signal (&mutex1);sema_signal (&wait_empty_buff1);item_res=item-('a'-'A');printf("Compute item: %c-->%c\n",item,item_res);sema_wait (&wait_empty_buff2);sema_wait (&mutex2);put_item(2,item_res);sema_signal (&mutex2);sema_signal (&wait_full_buff2);}return NULL; }

由buff1拿出計(jì)算后放入buff2，拿的時(shí)候buff1不能空，放的時(shí)候buff2不能滿。
信號量初始化：

mutex1.value=1;//互斥訪問，一次只能允許一個(gè) mutex2.value=1; wait_empty_buff1.value=bsize-1;//緩沖區(qū)大小-1 wait_empty_buff2.value=bsize-1; wait_full_buff1.value=0;//沒有寫數(shù)據(jù)時(shí)為空 wait_full_buff2.value=0;

至此全部完畢。
題目2：
系統(tǒng)中有2個(gè)線程：ping 線程和 pong 線程

• ping 線程先執(zhí)行
• ping 線程執(zhí)行流程如下
• 打印輸出 ping
• 等待 pong 線程輸出
• 執(zhí)行第 1 步
• pong 線程執(zhí)行流程如下
• 打印輸出 pong
• 等待 ping 線程輸出
• 執(zhí)行第 1 步
• 程序輸出結(jié)果
  ping
  pong
  ping
  pong
  …
  想法類似，讀者可以自行實(shí)現(xiàn)
  全部完整代碼地址

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C语言使用信号量（Linux）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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