1. 程式人生 > >訊號量 sem_t

訊號量 sem_t

訊號量是在多執行緒環境中共享資源的計數器。對訊號量的基本操作無非有三個:對訊號量的增加;然後阻塞執行緒等待,直到訊號量不為空才返回;然後就是對訊號量的減少。

   在程式設計中,訊號量最常用的方式就是一個執行緒A使用sem_wait阻塞,因為此時訊號量計數為0,直到另外一個執行緒B發出訊號post後,訊號量計數加1,此時,執行緒A得到了訊號,訊號量的計數為1不為空,所以就從sem_wait返回了,然後訊號量的計數又減1變為零。

    訊號量的資料型別為結構sem_t,它本質上是一個長整型的數。

------函式sem_init()用來初始化一個訊號量。

     它的原型為: externint sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int__value));

    sem為指向訊號量結構的一個指標;

     pshared不為0時此訊號量在程序間共享,否則只能為當前程序的所有執行緒共享;

    value給出了訊號量的初始值。

-----函式sem_post( sem_t *sem)用來增加訊號量的值。當有執行緒阻塞在這個訊號量上時,呼叫這個函式會使其中的一個執行緒不再阻塞,選擇機制同樣是由執行緒的排程策略決定的。 

-----函式sem_wait( sem_t *sem)被用來阻塞當前執行緒直到訊號量sem的值大於0,解除阻塞後將sem的值減一,表明公共資源經使用後減少。

-----函式sem_trywait ( sem_t *sem)是函式sem_wait()的非阻塞版本,它直接將訊號量sem的值減一。

-----函式sem_destroy(sem_t *sem)用來釋放訊號量sem。

(1)訊號量用sem_init函式建立的,下面是它的說明:

    #include<semaphore.h>

    int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

    這個函式的作用是對由sem指定的訊號量進行初始化,設定好它的共享選項,並指定一個整數型別的初始值。pshared引數控制著訊號量的型別。如果pshared的值是0,就表示它是當前里程的區域性訊號量;否則,其它程序就能夠共享這個訊號量。現在只對不讓程序共享的訊號量感興趣。(這個引數受版本影響), Linux執行緒目前不支援程序間共享訊號量,pshared傳遞一個非零將會使函式返回ENOSYS錯誤。

(2)這兩個函式控制著訊號量的值,它們的定義如下所示:

    #include <semaphore.h>

    int sem_wait(sem_t * sem);

    int sem_post(sem_t * sem);

 這兩個函式都要用一個由sem_init呼叫初始化的訊號量物件的指標做引數。

 sem_post函式的作用是給訊號量的值加上一個“1”,它是一個“原子操作"即同時對同一個訊號量做加“1”操作的兩個執行緒是不會衝突的;而同時對同一個檔案進行讀、加和寫操作的兩個程式就有可能會引起衝突。訊號量的值永遠會正確地加一個“2”--因為有兩個執行緒試圖改變它。

 sem_wait函式也是一個原子操作,它的作用是從訊號量的值減去一個“1”,但它永遠會先等待該訊號量為一個非零值才開始做減法。也就是說,如果你對一個值為2的訊號量呼叫sem_wait(),執行緒將會繼續執行,訊號量的值將減到1。如果對一個值為0的訊號量呼叫sem_wait(),這個函式就會地等待直到有其它執行緒增加了這個值使它不再是0為止。如果有兩個執行緒都在sem_wait()中等待同一個訊號量變成非零值,那麼當它被第三個執行緒增加一個“1”時,等待執行緒中只有一個能夠對訊號量做減法並繼續執行,另一個還將處於等待狀態。

 訊號量這種“只用一個函式就能原子化地測試和設定”的能力下正是它的價值所在。還有另外一個訊號量函式sem_trywait,它是sem_wait的非阻塞搭檔。sem_trywait是一個立即返回函式,不會因為任何事情阻塞。根據其返回值得到不同的資訊。如果返回值為0,說明訊號量在該函式呼叫之前大於0,但是呼叫之後會被該函式自動減1,至於呼叫之後是否為零則不得而知了。如果返回值為EAGAIN說明訊號量計數為0。

(3) 獲得訊號量sem的值,並儲存到valp中。下面的定義:

#include<semaphore.h>

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *valp);

(4) 最後一個訊號量函式是sem_destroy。這個函式的作用是在我們用完訊號量對它進行清理。下面的定義:

 #include<semaphore.h>

  int sem_destroy (sem_t*sem);

    這個函式也使用一個訊號量指標做引數,歸還自己佔據的一切資源。在清理訊號量的時候如果還有執行緒在等待它,使用者就會收到一個錯誤。

然而在linux的執行緒中,其實是沒有任何資源關聯到訊號量物件需要釋放的,因此在linux中,銷燬訊號量物件的作用僅僅是測試是否有執行緒因為該訊號量在等待。如果函式返回0說明沒有,正常登出訊號量,如果返回EBUSY,說明還有執行緒正在等待該訊號量的訊號。

    與其它的函式一樣,這些函式在成功時都返回“0”。

訊號量的使用如下步驟小結:

 1.宣告訊號量sem_t sem1;

 2.初始化訊號量sem_init(&sem1,0,1);

 3.sem_post和sem_wait函式配合使用來達到執行緒同步

 4.釋放訊號量int sem_destroy (sem_t *sem1);