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linux20 线程同步--信号量

news 2025/10/29 8:20:56

为什么需要线程同步，我们给出以下代码：

我们创建五个线程分别对val进行++打印1000次：

#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<semaphore.h>int val=0;void* fun(void*arg){for(int i=0;i<10000;i++){val++;printf("val=%d\n",val);}}int main(){pthread_t id[5];int i=0;for(;i<5;i++){pthread_create(&id[i],NULL,fun,NULL);}for(i=0;i<5;i++){pthread_join(id[i],NULL);}exit(0);}

运行结果：

我们可以通过观察发现次代码并没有符合我们的预期打印50000，这是因为多个线程同时对val++造成的，为了解决这种现象我们利用信号量来来进行控制。

信号量是一种同步原语，本质上是一个计数器，用于控制多个线程对共享资源的访问

计数器机制：信号量值表示可用资源的数量

原子操作：P（等待）和V（发送）操作是原子的

阻塞机制：当资源不足时，线程会被挂起等待

唤醒机制：资源释放时会自动唤醒等待的线程

#include <semaphore.h>// 初始化未命名信号量（线程间）int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);// 打开/创建命名信号量（进程间）sem_t *sem_open(const char *name, int oflag, mode_t mode, unsigned int value);// 关闭命名信号量int sem_close(sem_t *sem);//销毁未命名信号量int sem_destroy(sem_t*sem);// 删除命名信号量int sem_unlink(const char *name);//sem_wait P操作int sem_wait(sem_t *sem);//sem_post V操作int sem_post(sem_t *sem);

13.2.1线程-信号量的初始化

// 初始化未命名信号量（线程间）int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

参数说明：

pshared ：0表示线程间共享，非0表示进程间共享

value ：信号量的初始值

13.2.2线程信号量操作函数

// P操作 - 等待信号量int sem_wait(sem_t *sem); // 阻塞版本int sem_trywait(sem_t *sem); // 非阻塞版本int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout); // 超时版本// V操作 - 释放信号量int sem_post(sem_t *sem);// 获取信号量当前值int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);

13.2.3 销毁线程信号量

// 销毁信号量int sem_destroy(sem_t *sem);

13.2.4总结

对于上面的代码我们进行修改：


#include<stdio.h>#include<pthread.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<semaphore.h>int val=0;sem_t sem;void* fun(void*arg){for(int i=0;i<10000;i++){sem_wait(&sem);val++;sem_post(&sem);printf("val=%d\n",val);}}int main(){pthread_t id[5];int i=0;sem_init(&sem,0,1);for(;i<5;i++){pthread_create(&id[i],NULL,fun,NULL);}for(i=0;i<5;i++){pthread_join(id[i],NULL);}sem_destroy(&sem);exit(0);}

运行代码结果：