Linux下多线程编程的互斥与同步

本文将说明如何使用信号量实现线程之间的互斥与同步。互斥锁只有0，1两中状态，适合于线程对共享资源的独占访问，很多时候每个资源可以同时被有限的线程访问，此时互斥锁将无法满足；条件变量同步也同样存在这种问题。信号量实际是一种非负整型计数器，可以很好的控制线程之间资源访问，互斥锁能实现的功能，信号量同样可以。

信号量控制资源共享主要是PV原语操作， PV原语是对整数计数器信号量sem的操作。一次 P操作使 sem减一，而一次 V操作使sem 加一。进程（或线程）根据信号量的值来判断是否对公共资源具有访问权限。当信号量sem 的值大于等于零时，该进程（或线程）具有公共资源的访问权限；相反，当信号量 sem的值小于零时，该进程（或线程）就将阻塞直到信号量 sem的值大于等于 0 为止。

Linux 实现了POSIX 的无名信号量，主要用于线程间的互斥同步。这里主要介绍几个常见函数。
· sem_init用于创建一个信号量，并能初始化它的值。
· sem_wait和sem_trywait相当于P操作，它们都能将信号量的值减一，两者的区别在 于若信号量小于零时，sem_wait将会阻塞进程，而 sem_trywait则会立即返回。
· sem_post相当于V操作，它将信号量的值加一同时发出信号唤醒等待的进程。
· sem_getvalue用于得到信号量的值。
· sem_destroy用于删除信号量。
所需头文件 ＃i nclude

函数原型 int sem_init(sem_t *sem,int pshared,unsigned int value)
sem：信号量
pshared：决定信号量能否在几个进程间共享。由于目前Linux还没有实现进程间共享信号量，所以这个值只能够取0
value：信号量初始化值
函数返回值 成功：0 ，出错：-1

所需头文件 ＃i nclude
函数原型
int sem_wait(sem_t *sem)
int sem_trywait(sem_t *sem)
int sem_post(sem_t *sem)
int sem_getvalue(sem_t *sem)
int sem_destroy(sem_t *sem)
函数传入值 sem：信号量
函数返回值 成功：0 ，出错：-1

从上面函数来看，实现线程之间同步信号量比互斥锁使用起来相对容易一些，操作简单，容易理解，适用范围广。

下面上一篇的问题用信号量来实现，线程使用部分没变，主要改变了对资源的控制方式：（代码本人亲自编译通过）

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01.＃i nclude
02.＃i nclude
03.＃i nclude
04.＃i nclude
05.＃i nclude
06.＃i nclude
07.
08.int g_Flag = 0;
09.sem_t sem_mutex; // 用于互斥
10.sem_t sem_syn; // 用于同步
11.
12.void *thread1( void *arg );
13.void *thread2( void *arg );
14.int main()
15.{
16. pthread_t tid1, tid2;
17. int rc1, rc2;
18.
19. sem_init( &sem_mutex, 0, 1 );
20. sem_init( &sem_syn, 0, 0 );
21. printf( " Inter main !n" );
22.
23. rc2 = pthread_create( &tid2, NULL, thread2, NULL );
24. if( rc2 != 0 )
25. printf( " %s, %d n", __func__, strerror( rc2 ) );
26.
27. rc1 = pthread_create( &tid1, NULL, thread1, &tid2 );
28. if( rc1 != 0 )
29. printf( " %s, %d n", __func__, strerror(rc1) );
30. printf( " Leave main!nn" );
31.
32. sem_wait( &sem_syn ); // 同步等待，阻塞
33. exit( 0 );
34.}
35.
36.void *thread1( void *arg )
37.{
38. pthread_t *ptid = NULL;
39. printf( " Enter thread1n" );
40. printf( " thread1 id: %u, g_Flag: %d n", ( unsigned int )pthread_self(), g_Flag );
41.
42. if( sem_wait( &sem_mutex ) != 0)
43. {
44. perror(" pthread1 sem_mutexn");
45. }
46.
47. if( g_Flag == 2 )
48. sem_post( &sem_syn );
49. g_Flag = 1;
50.
51. if( sem_post( &sem_mutex ) != 0)
52. {
53. perror( "pthread1 sem_postn" );
54. }
55. printf( " thread1 id: %u, g_Flag: %d n",( unsigned int )pthread_self(), g_Flag );
56. printf( "Leave thread1 nn" );
57.
58. ptid = ( pthread_t *)arg;
59. printf( " ptid = %u n", *ptid );
60. pthread_join( *ptid, NULL );
61. pthread_exit(0 );
62.}
63.
64.void *thread2( void *arg )
65.{
66. printf( " Enter thread2 !n" );
67. printf( " thread2 id: %u , g_Flag: %d n", ( unsigned int)pthread_self(), g_Flag );
68.
69. if( sem_wait( &sem_mutex ) != 0 )
70. {
71. perror( "thread2 sem_wait n" );
72. }
73.
74. if( g_Flag == 1 )
75. sem_post( &sem_syn );
76.
77. g_Flag = 2;
78.
79. if( sem_post( &sem_mutex ) != 0)
80. {
81. perror( " thread2 sem_postn" );
82. }
83. printf( " thread2 id: %u , g_Flag: %d n", ( unsigned int )pthread_self(), g_Flag );
84. printf( "Leave thread2 nn" );
85.
86. pthread_exit(0);
87.}