一、什么是信号量
为了防止出现因多个程序同时访问一个共享资源而引发的一系列问题，我们需要一种方法，它可以通过生成并使用令牌来授权，在任一时刻只能有一个执行线程访问代码的临界区域。临界区域是指执行数据更新的代码需要独占式地执行。而信号量就可以提供这样的一种访问机制，让一个临界区同一时间只有一个线程在访问它，也就是说信号量是用来调协进程对共享资源的访问的。
信号量是一个特殊的变量，程序对其访问都是原子操作，且只允许对它进行等待（即P(信号变量))和发送（即V(信号变量))信息操作。最简单的信号量是只能取0和1的变量，这也是信号量最常见的一种形式，叫做二进制信号量。而可以取多个正整数的信号量被称为通用信号量。这里主要讨论二进制信号量。
二、信号量的工作原理
由于信号量只能进行两种操作等待和发送信号，即P(sv)和V(sv),他们的行为是这样的：
P(sv)：如果sv的值大于零，就给它减1；如果它的值为零，就挂起该进程的执行
V(sv)：如果有其他进程因等待sv而被挂起，就让它恢复运行，如果没有进程因等待sv而挂起，就给它加1.
举个例子，就是两个进程共享信号量sv，一旦其中一个进程执行了P(sv)操作，它将得到信号量，并可以进入临界区，使sv减1。而第二个进程将被阻止进入临界区，因为当它试图执行P(sv)时，sv为0，它会被挂起以等待第一个进程离开临界区域并执行V(sv)释放信号量，这时第二个进程就可以恢复执行。
三、Linux的信号量机制
Linux提供了一组精心设计的信号量接口来对信号进行操作，它们不只是针对二进制信号量，下面将会对这些函数进行介绍，但请注意，这些函数都是用来对成组的信号量值进行操作的。它们声明在头文件sys/sem.h中。
下面是我本学期做过的一个课程设计你可以参考一下，应该差不多
一、如何建立线程
用到的头文件
(a)pthread.h
(b)semaphore.h
(c) stdio.h
(d)string.h
定义线程标识
pthread_t
创建线程
pthread_create
对应了一个函数作为线程的程序段
注意的问题
要保证进程不结束（在创建线程后加死循环）
在线程中加入While(1)语句，也就是死循环，保证进程不结束。
二、控制线程并发的函数
sem_t：信号量的类型
sem_init：初始化信号量
sem_wait：相当于P操作
sem_post：相当于V操作
三、实现原形系统
父亲、母亲、儿子和女儿的题目：
桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果。爸爸专放苹果，妈妈专放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。分别用P，V操作和管程实现
每个对应一个线程
pthread_t father father进程
pthread_t mother mother进程
pthread_t son son进程
pthread_t daughter daughter进程
盘子可以用一个变量表示
sem_t empty
各线程不是只做一次，可以是无限或有限次循环
用While(1)控制各线程无限次循环
输出每次是那个线程执行的信息
printf("%s\n",(char *)arg)通过参数arg输出对应线程执行信息
编译方法
gcc hex.c -lpthread
生成默认的可执行文件a.out
输入./a.out命令运行
查看结果：程序连续运行显示出
father input an apple.
daughter get an apple.
mother input an orange.
son get an orange.
mother input an orange.
son get an orange.
………………..
四、程序源代码
#include <stdio.h>
#include<string.h>
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
sem_t empty //定义信号量
sem_t applefull
sem_t orangefull
void *procf(void *arg) //father线程
{
while(1){
sem_wait(&empty)//P操作
printf("%s\n",(char *)arg)
sem_post(&applefull)//V操作
sleep(7)
}
}
void *procm(void *arg) //mother线程
{
while(1){
sem_wait(&empty)
printf("%s\n",(char *)arg)
sem_post(&orangefull)
sleep(3)
}
}
void *procs(void *arg) //son线程
{
while(1){
sem_wait(&orangefull)
printf("%s\n",(char *)arg)
sem_post(&empty)
sleep(2)
}
}
void *procd(void *arg) //daughter线程
{
while(1){
sem_wait(&applefull)
printf("%s\n",(char *)arg)
sem_post(&empty)
sleep(5)
}
}
main()
{
pthread_t father //定义线程
pthread_t mother
pthread_t son
pthread_t daughter
sem_init(&empty, 0, 1) //信号量初始化
sem_init(&applefull, 0, 0)
sem_init(&orangefull, 0, 0)
pthread_create(&father,NULL,procf,"father input an apple.") //创建线程
pthread_create(&mother,NULL,procm,"mother input an orange.")
pthread_create(&daughter,NULL,procd,"daughter get an apple.")
pthread_create(&son,NULL,procs,"son get an orange.")
while(1){} //循环等待
}
/*基于信号量采用多线程技术实现进程同步*/#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/time.h>
#include <math.h>
#define CHAIRS 5 //椅子数
sem_t customers //等待服务的顾客信号量
sem_t barbers //等待顾客的理发师信号量
pthread_mutex_t mutex //互斥变量
int waiting = 0 //正在等待的顾客数
void *barber(void *arg)
void *customer(void *num)
void cut_hair(void)
double timediff(struct timeval i,struct timeval j)
void seed_random(void)
double flat(void)
double normal(void)
double bursty(void)
int main()
{
int i
seed_random()
pthread_t barber_t,customer_t
int error
error=pthread_create(&barber_t,NULL,barber,NULL)//创建理发师线程
if(error!=0) {
printf("pthread_create is not created.../n")
return -1
}
while(1) {
usleep(30000)//等待时间如果小于理发师理发时间则会出现等待者过多,否则不会出现等待者过多的现象
error=pthread_create(&customer_t,NULL,customer,NULL)//创建顾客线程
if(error!=0) {
printf("pthread_create is not created.../n")
return -1
}
}
}
double timediff(struct timeval now,struct timeval earlier)
{
if(now.tv_sec == earlier.tv_sec)
return (now.tv_usec - earlier.tv_usec)/1000000.0
else
return (1000000*(now.tv_sec - earlier.tv_sec) + now.tv_usec - earlier.tv_usec)/1000000.0
}
void *barber(void *arg)
{
while(1)
{
sem_wait(&customers)//顾客信号量-1
pthread_mutex_lock(&mutex)
waiting = waiting -1
sem_post(&barbers)//
pthread_mutex_unlock(&mutex)
cut_hair()//理发
}
}
void cut_hair(void)
{
printf(" Barber:I am cutting the customer's hair.../n")
usleep(100000)//理发时间
printf(" Barber:done./n")
}
void *customer(void *num)
{
pthread_mutex_lock(&mutex)
if(waiting<CHAIRS)
{
waiting = waiting + 1
sem_post(&customers)
pthread_mutex_unlock(&mutex)
sem_wait(&barbers)
}
else
{
printf(" Waiter is too much.../n")
pthread_mutex_unlock(&mutex)
}
//释放占用的资源
}
void seed_random(void)
{
struct timeval randtime
unsigned short xsub1[3]
gettimeofday(&randtime,(struct timezone *)0)
xsub1[0] = (ushort)randtime.tv_usec
xsub1[1] = (ushort)(randtime.tv_usec >> 16)
xsub1[2] = (ushort)(getpid())
seed48(xsub1)
}
double flat()
{
return drand48()/5
}
第二问 加个理发师忙碌数量 用来判断 即可
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