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POSIX信号量

news 来源：原创 2025/7/21 18:52:10

一、相关概念回顾

1.信号量

2.多线程使用资源的两种情况

3.P操作和V操作

二、CP && 基于环形队列的生产者消费者模型

1.环形队列的介绍

编辑

2.基于环形队列的生产者消费者模型的默认规则（通过信号量实现规则的成立）

3.相关的结论

4.单生产单消费的生产者消费者模型的实现思路

三、相关接口介绍

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

2.int sem_destroy(sem_t *sem);

3.int sem_wait(sem_t *sem);

4.int sem_post(sem_t *sem);

一、相关概念回顾

1.信号量

<1>作用：表明临界资源数量的多少

<2>本质

说法一：本质是一个计数器，是对特定资源的预定机制

说法二：信号量的本质也是临界资源

2.多线程使用资源的两种情况

<1>将目标资源整体使用【mutex 或 2元信号量】

<2>将目标资源按照不同的“块”，分批使用

3.P操作和V操作

<1>P操作本质是--，是原子的

<2>V操作本质是++，是原子的

二、CP && 基于环形队列的生产者消费者模型

1.环形队列的介绍

<1>环形队列为空时：head==tail

环形队列为满时：head==tail

<2>解决该冲突的方法

方法一：利用计数器count

方法二：空一个位置，让head==tail时为空，tail+1==head时为满

2.基于环形队列的生产者消费者模型的默认规则（通过信号量实现规则的成立）

<1>当为空时，只能让生产者先运行

<2>当为满时，只能让消费者先运行

<3>生产者不能把消费者套一个圈以上

<4>消费者不能超过生产者

3.相关的结论

<1>这要生产者和消费者不访问同一位置（即为空或为满时），他们两者就可同时运行

<2>为空：只能【互斥】生产者先【同步】运行

为满：只能【互斥】消费者先【同步】运行

<3>为空或为满时，生产者和消费者需要同步或互斥

4.单生产单消费的生产者消费者模型的实现思路

生产者Equeue()	消费者Pop()
资源：空的位置	有效数据
sem_blank=N	sem_data=0
int p_step=0	int c_step=0
P(sem_blank);//sem_blank--（申请信号量）	P(sem_data);//sem_data--（申请信号量）
在p_step处进行生产（生产）	在c_step处进行消费（消费）
p_step++；（更新下标）	c_step++；（更新下标）
p_step%=N;（维持环形特性）	c_step%=N;（维持环形特性）
V(sem_data);//sem_data++	V(sem_blank);//sem_blank++

注：若要进行加锁，应该在申请信号量与生产/消费间进行加锁，在维持环形队列特性的操作后进行解锁

三、相关接口介绍

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

<1>头文件：<semaphore.h>

<2>功能：初始化信号量

<3>参数：

sem:指向要要初始化信号量的指针

pshared:指定信号量是否在进程或线程之间共享

value:信号量的初始值（可用资源的数量）

<4>返回值：成功返回0，失败返回-1

2.int sem_destroy(sem_t *sem);

<1>头文件：<semaphore.h>

<2>功能：clean up an unnamed semaphore initialized with sem_init

<3>参数：sem:指向要要初始化信号量的指针

<4>返回值：成功返回0，失败返回-1

3.int sem_wait(sem_t *sem);

<1>头文件：<semaphore.h>

<2>功能：POSIX 线程库中用于操作信号量的函数，用于对信号量进行 P 操作，如果信号量的值大于零，sem_wait 会将其减一并立即返回；如果信号量的值为零，调用线程会阻塞，直到信号量的值变为正数。

<3>参数：sem:指向要要初始化信号量的指针

<4>返回值：成功返回0，失败返回-1

4.int sem_post(sem_t *sem);

<1>头文件：<semaphore.h>

<2>功能： POSIX 线程库中用于操作信号量的函数，用于对信号量进行 V 操作。它会增加信号量的值，如果有线程因等待该信号量而被阻塞，其中一个线程会被唤醒。

<3>参数：sem:指向要要初始化信号量的指针

<4>返回值：成功返回0，失败返回-1

POSIX信号量

目录一、相关概念回顾 1.信号量 2.多线程使用资源的两种情况 3.P操作和V操作二、CP && 基于环形队列的生产者消费者模型 1.环形队列的介绍编辑 2.基于环形队列的生产者消费者模型的默认规则（通过信号量实现规则的成立） 3.相关的结论…...

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3.相关的结论

4.单生产单消费的生产者消费者模型的实现思路

三、相关接口介绍

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

2.int sem_destroy(sem_t *sem);

3.int sem_wait(sem_t *sem);

4.int sem_post(sem_t *sem);

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