Linux 三十六章

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目录

信号量

sem_init

sem_destroy 

sem_wait

sem_post

基于环形队列的CP问题

环形队列的生产者消费者模型

线程池 

localtime时间戳转化

mkdir系统调用

bind绑定成员函数

懒汉饿汉单例模式

懒汉模式：

饿汉模式：

懒汉和饿汉相同点：

线程池源码实现

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信号量

1）信号量本质就是一把计数器

2）申请信号量本质就是预订资源

3）PV操作是原子的

PV操作是信号量的基本操作，用于对信号量的值进行增加（V操作）和减少（P操作）

快速认识信号量的接口

头文件：#include<semaphore.h>

sem_init

在Linux中，sem_init 函数用于初始化一个未命名的信号量。

其函数声明如下：
 

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
* sem：指向要初始化的信号量的指针。
* pshared：指定信号量是在进程间共享（非0）还是在当前进程内共享（0）。
* value：指定信号量的初始值。

sem_destroy 

sem_destroy 函数用于销毁一个未命名的信号量。

其函数声明如下：

int sem_destroy(sem_t *sem);

sem_wait

在Linux中，sem_wait 函数用于执行一个P操作，即等待（wait）信号量的值减少。

其函数声明如下：

int sem_wait(sem_t *sem);
* sem：指向要操作的信号量的指针。
当调用 sem_wait 函数时，它会尝试减少信号量的值。如果信号量的值大于0，
则将其减少；如果信号量的值已经为0，则该操作将被阻塞，直到信号量的值不为0。
一旦成功执行了P操作，即信号量的值被减少，进程或线程可以继续执行接下来的代码段。

sem_post

在Linux中，sem_post 函数用于执行一个V操作，即增加（post）信号量的值。

其函数声明如下：

int sem_post(sem_t *sem);
* sem：指向要操作的信号量的指针。
当调用 sem_post 函数时，它会增加信号量的值。这通常用于释放资源或信号其他进程或线程可以继续执行。
如果有其他进程或线程正在等待该信号量（通过 sem_wait 阻塞），则调用 sem_post 后会使其中一个等
待的进程或线程继续执行。

基于环形队列的CP问题

1.生产者不能把消费者套圈

2.消费者不能超过生产者

生产者和消费者只有两种场景指向同一个位置

1）为空：只能让生产者跑（互斥）

2）未满：只能让消费者跑（互斥）

其他情况，生产者和消费者不会指向同一个位置（同步）

伪代码

资源分为空间和数据

需要两个信号量
Sem_space
Sem_data生产者：
{P(sem_space)//生产行为V(sem_data)
}生产者：
{P(sem_data)//生产行为V(sem_space)
}

多生产者和多消费者

为了保证临界资源的安全性，我们需要通过加锁实现生产者之间的互斥

现在就有一个问题？

我们线程是先申请资源还是，先申请信号量呢？

答案是，先申请信号量，因为我们可以让多个生产者先申请信号量，然后阻塞在加锁哪里，这样就可以节省申请信号量的时间

环形队列的生产者消费者模型

线程池 

localtime时间戳转化

在 Linux 中，localtime 函数是用于将时间戳（自 1970 年 1 月 1 日以来的秒数）转换为本地时间的函数。

它的函数原型通常在 time.h 头文件中声明

struct tm *localtime(const time_t *timep);
这个函数接受一个 time_t 类型的指针作为参数，返回一个指向 tm 结构体的指针，
该结构体包含了年、月、日、时、分、秒等本地时间信息。

mkdir系统调用

在Linux中，mkdir是一个系统调用，用于创建新的目录。系统调用是操作系统提供给应用程序的接口，允许应用程序直接请求操作系统执行某些特定的操作。

mkdir系统调用的原型如下：

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
pathname：要创建的目录的路径名。
mode：新目录的权限模式。可以使用chmod符号或八进制表示（例如0755），用于指定新目录的权限。
通常情况下，新目录默认权限为0777，但会受到umask设置的影响。

以下是一个简单的C语言示例，展示了如何使用mkdir系统调用来创建新的目录：

#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main() {const char* dir = "/path/to/new/dir";mode_t mode = 0777;int result = mkdir(dir, mode);if (result == 0) {printf("Directory created successfully.\n");} else {perror("Error creating directory");}return 0;
}
请注意，为了使用mkdir系统调用，你需要包含sys/types.h和sys/stat.h头文件，并链接libc库（
使用gcc时会自动链接）。

bind绑定成员函数

bind () 函数
std::bind()函数作为函数的适配器，它可以扩大函数是使用场合，使得函数更加灵活的被使用。
template<class F, class… Args>
bind(F&&f, Args&&… args);
参数：
f 可以是function object，函数指针，函数引用，成员函数指针，或者数据成员的指针，lambda表达式。
返回值：function object事例
#include <iostream>
#include <functional>using namespace std;
using namespace std::placeholders;class test_callback
{
public:test_callback(void):a(10),b(100){ }typedef function<void(int,int)> callback;void use_value(callback func) {cout << "value a is " << a << endl;cout << "value b is " << b << endl;func(a, b);}
private:int a;int b;
};class client
{
public:client(){ this->value = 2; }static void print_sum(int a, int b, int c) {cout << a + b +c << endl;}void print_multiply(int a, int b, int c, int d) {cout << a * b * c * d << endl;cout << "client value is " << this->value << endl; }
private:int value;
};int main(int argc, char *argv[])
{test_callback test1;client client1;test1.use_value(bind(client::print_sum, _2, _1, 0));test1.use_value(bind(&client::print_multiply, &client1, _1, _2, 2, 3));return 0;
}
重点是在使用non static function时要加&获取nonstatic 成员函数地址
结果：
value a is 10
value b is 100
110
value a is 10
value b is 100
6000
client value is 2

懒汉饿汉单例模式

C++中的单例模式、懒汉模式和饿汉模式。单例模式在面试和实际开发中都非常重要,其构造函数和instance成员变量分别采用private和static修饰,通过get_instance函数获取单例对象。懒汉模式存在线程安全问题,可通过添加锁解决。饿汉模式则是懒汉模式的一种优化,通过提前加载instance避免线程安全问题。

饿汉模式：程序运行即创建对象并实例化，静态实现所以线程是安全的

懒汉模式：创建对象不实例化，需要的时候才实例化，线程不安全需要（加锁）

懒汉模式：

1）构造函数设为私有
2）instance//单例为静态成员变量，类内声明，类外初始化static 类名* instance
类名* 类名::instance=nullptr;//类外定义
3）创建对外接口，通过这个获取单例

 Static 类名* getinstance()
{//这里为什么要用俩个if呢？因为我们在内层if进行加锁了，加锁为了保证只有一个线程去创建单例。其实可以把锁加在外层if，但是这样会导致每个线程都会去申请锁，这样导致资源浪费，所以我们把锁加在内层的if，只要有一个线程创建了单例，那其他线程就不会进入到内层ifif(instance==nullptr){//这里可以加一把锁if(instance==nullptr){instance=new 类名();}//解锁}return instance;
}

饿汉模式：

1）构造函数设为私有
2）instance//单例为静态成员变量，类内声明，类外初始化static 类名* instance
类名* 类名::instance=new 类名();//类外定义
3)创建对外接口，通过这个获取单例

Static 类名* getinstance()
{return instance;
}

懒汉和饿汉相同点：

1）都需要将构造函数设置为私有的
2）都需要静态的类类型指针变量
懒汉和饿汉不同点：
懒汉你要使用的时候才创建单例（多线程中，是线程不安全的，可以通过加锁实现安全）
饿汉是使用之前就创建单例（多线程中，是线程安全的）

使用懒汉单例模式的原因
懒汉单例模式的主要作用是在第一次使用类时才创建类的实例，从而节省资源。在某些情况下，类的实例在程序运行期间只需要创建一次，如果提前创建，可能会浪费资源。懒汉单例模式就是在这种情况下使用的。

例如，线程池类在程序运行期间只需要创建一次，如果提前创建，可能会导致线程在等待任务时提前创建线程，从而浪费资源。使用懒汉单例模式，可以在第一次使用线程池时才创建线程池实例，从而避免这种情况。总结来说，懒汉单例模式的主要作用是在第一次使用类时才创建类的实例，从而节省资源。

线程池源码实现

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