线程的信号量和互斥量

线程的信号量

原理简介：

线程的信号量和进程的类似，维护一个sem_t类型（本质是一个int类型的）的信号量，不同线程通过判断信号量的值，来决定是否进行继续运行，从而控制线程运行的先后顺序。比如信号量初始化成0，线程1调用sem_wait阻塞住，等待线程2调用sem_post将限号量增加之后，线程1被唤醒，从而实现线程1、2执行的顺序。

使用流程：

1. sem_init初始化信号量
2. sem_post增加信号量
3. sem_wait判断并减少信号量

初始化信号量：sem_init

sem_init用于初始化信号量的初始值和作用范围。

#include <semaphore.h>
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
Link with -pthread;
sem: 需要被初始化的信号量对象;
value: 初始值;
pshared: 1）0，表示信号量线程共享，多线程可以共同操作该信号量，要求sem变量的作用域能被多个线程访问到；2）非0，表示信号量进程共享，多进程可以共同操作该信号量，如果是父子进程，要求sem变量的作用域能被多个进程访问到，若父子进程，则可以直接访问，若没有关系的进程，那么sem要在共享内存中创建;
返回值: 成功，返回0；失败，返回-1，并置上errno;

减少信号量：sem_wait

sem_wait函数判断信号量是否大于0，如果大于0，则将信号量减一，并且立即返回，如果小于等于0，就阻塞在该函数，直到信号量大于0。

#include <semaphore.h>
int sem_wait(sem_t *sem);
sem: 待操作的信号量;
返回值: 成功，返回0；失败，返回-1，并置上errno

增加信号量：sem_post

sem_post用于给信号量加1

#include <semaphore.h>
int sem_post(sem_t *sem);
sem: 待操作的信号量;
返回值: 成功，返回0；失败，返回-1，并置上errno 

删除信号量：sem_destroy

#include <semaphore.h>
int sem_destroy(sem_t *sem);
sem: 待操作的信号量;
返回值: 成功，返回0；失败，返回-1，并置上errno

代码示例

线程1先被创建，但是阻塞在信号量上，线程2后被创建，被运行后将信号量增加，然后线程1识别到信号量大于零，才执行后面的步骤。

#include <semaphore.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>sem_t sem;void * func1(void *arg)
{int ret;ret = sem_wait(&sem);if (ret != 0) {perror("sem_wait: ");return NULL;}printf("%s: pthread id: %ul\n", __func__, pthread_self());
}void * func2(void *arg)
{int ret;printf("%s: pthread id: %ul\n", __func__, pthread_self());ret = sem_post(&sem);if (ret != 0) {perror("sem_post: ");return NULL;}
}int
main(int argc, char **argv)
{int ret;pthread_t p1, p2;ret = sem_init(&sem, 0, 0);if (ret < 0) {perror("sem_init: ");return -1;}ret = pthread_create(&p1, NULL, &func1, NULL);if (ret != 0) {perror("pthread_create: ");return -1;}sleep(5);ret = pthread_create(&p2, NULL, &func2, NULL);if (ret != 0) {perror("pthread_create: ");return -1;}sleep(1);return 0;}

线程的互斥量

原理简介：

• 互斥量底层也是通过锁实现的，第一个线程访问互斥量的时候对互斥量加锁，后续线程加锁互斥量的时候会被阻塞，直到锁被释放
• 互斥量在POSIX中定义
• 互斥量是一种特殊的信号量，信号量是一个int数值，可以随意大小，互斥量只有0和1

使用流程：

1. 初始化互斥量
2. 锁住互斥量
3. 解锁互斥量
4. 销毁互斥量

初始化互斥量：pthread_mutex_init

互斥量用之前必须初始化：

//初始化方法1：使用默认属性，必须在定义的时候初始化，不可以先定义后初始化
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//初始化方法2:
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
mutex: 待初始化的互斥量;
attr: 参数，可以直接使用NULL;
返回值: 成功，返回0，失败，返回非0，并置上errno

锁住互斥量：pthread_mutex_lock

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
mutex: 待锁住的互斥量;
返回值: 成功，返回0，失败，返回非0，并置上errno

解锁互斥量：pthread_mutex_unlock

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
mutex: 待解锁的互斥量;
返回值: 成功，返回0，失败，返回非0，并置上errno;

销毁互斥量：pthread_mutex_destroy

互斥量用完了之后要释放

#include <pthread.h>
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
mutex: 待销毁的互斥量;
返回值: 成功，返回0，失败，返回非0，并置上errno;

代码示例

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void * func1(void *arg)
{int ret;ret = pthread_mutex_lock(&mutex);if (ret != 0){perror("pthread_mutex_lock: ");return NULL;}printf("%s: pthread id: %ul\n", __func__, pthread_self());pthread_mutex_destroy(&mutex);
}void * func2(void *arg)
{int ret;printf("%s: pthread id: %ul\n", __func__, pthread_self());
}int
main(int argc, char **argv)
{int ret;pthread_t p1, p2;//ret = pthread_mutex_init(&mutex, NULL);//if (ret != 0) {//      perror("pthread_mutex_init: ");//      return -1;//}ret = pthread_mutex_lock(&mutex);if (ret != 0){perror("pthread_mutex_lock: ");return -1;}ret = pthread_create(&p1, NULL, &func1, NULL);if (ret != 0) {perror("pthread_create: ");return -1;}sleep(5);ret = pthread_create(&p2, NULL, &func2, NULL);if (ret != 0) {perror("pthread_create: ");return -1;}sleep(1);ret = pthread_mutex_unlock(&mutex);if (ret != 0){perror("pthread_mutex_lock: ");return -1;}sleep(1);return 0;
}