Linux信号量

信号量是包含一个非负整数型的变量，并且带有两个原子操作wait和signal。Wait还可以被称为down、P或lock，signal还可以被称为up、V、unlock或post。在UNIX的API中（POSIX标准）用的是wait和post。

对于wait操作，如果信号量的非负整形变量S大于0，wait就将其减1，如果S等于0，wait就将调用线程阻塞；对于post操作，如果有线程在信号量上阻塞（此时S等于0），post就会解除对某个等待线程的阻塞，使其从wait中返回，如果没有线程阻塞在信号量上，post就将S加1.

由此可见，S可以被理解为一种资源的数量，信号量即是通过控制这种资源的分配来实现互斥和同步的。如果把S设为1，那么信号量即可使多线程并发运行。另外，信号量不仅允许使用者申请和释放资源，而且还允许使用者创造资源，这就赋予了信号量实现同步的功能。可见信号量的功能要比互斥量丰富许多。

POSIX信号量是一个sem_t类型的变量，但POSIX有两种信号量的实现机制： 无名信号量 和 命名信号量 。无名信号量只可以在共享内存的情况下，比如实现进程中各个线程之间的互斥和同步，因此无名信号量也被称作基于内存的信号量；命名信号量通常用于不共享内存的情况下，比如进程间通信。

同时，在创建信号量时，根据信号量取值的不同，POSIX信号量还可以分为：

下面是POSIX信号量函数接口：

信号量的函数都以sem_开头，线程中使用的基本信号函数有4个，他们都声明在头文件semaphore.h中，该头文件定义了用于信号量操作的sem_t类型：

【sem_init函数】：

该函数用于创建信号量，原型如下：

该函数初始化由sem指向的信号对象，设置它的共享选项，并给它一个初始的整数值。pshared控制信号量的类型，如果其值为0，就表示信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程间共享，value为sem的初始值。

该函数调用成功返回0，失败返回-1。

【sem_destroy函数】：

该函数用于对用完的信号量进行清理，其原型如下：

成功返回0，失败返回-1。

【sem_wait函数】：

该函数用于以原子操作的方式将信号量的值减1。原子操作就是，如果两个线程企图同时给一个信号量加1或减1，它们之间不会互相干扰。其原型如下：

sem指向的对象是sem_init调用初始化的信号量。调用成功返回0，失败返回-1。

sem_trywait()则是sem_wait()的非阻塞版本，当条件不满足时（信号量为0时），该函数直接返回EAGAIN错误而不会阻塞等待。

sem_timedwait()功能与sem_wait()类似，只是在指定的abs_timeout时间内等待，超过时间则直接返回ETIMEDOUT错误。

【sem_post函数】：

该函数用于以原子操作的方式将信号量的值加1，其原型如下：

与sem_wait一样，sem指向的对象是由sem_init调用初始化的信号量。调用成功时返回0，失败返回-1。

【sem_getvalue函数】：

该函数返回当前信号量的值，通过restrict输出参数返回。如果当前信号量已经上锁（即同步对象不可用），那么返回值为0，或为负数，其绝对值就是等待该信号量解锁的线程数。

【实例1】：

【实例2】：

之所以称为命名信号量，是因为它有一个名字、一个用户ID、一个组ID和权限。这些是提供给不共享内存的那些进程使用命名信号量的接口。命名信号量的名字是一个遵守路径名构造规则的字符串。

【sem_open函数】：

该函数用于创建或打开一个命名信号量，其原型如下：

参数name是一个标识信号量的字符串。参数oflag用来确定是创建信号量还是连接已有的信号量。

oflag的参数可以为0，O_CREAT或O_EXCL：如果为0，表示打开一个已存在的信号量；如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，如果存在则打开被返回，此时mode和value都需要指定；如果为O_CREAT|O_EXCL，表示如果信号量存在则返回错误。

mode参数用于创建信号量时指定信号量的权限位，和open函数一样，包括：S_IRUSR、S_IWUSR、S_IRGRP、S_IWGRP、S_IROTH、S_IWOTH。

value表示创建信号量时，信号量的初始值。

【sem_close函数】：

该函数用于关闭命名信号量：

单个程序可以用sem_close函数关闭命名信号量，但是这样做并不能将信号量从系统中删除，因为命名信号量在单个程序执行之外是具有持久性的。当进程调用_exit、exit、exec或从main返回时，进程打开的命名信号量同样会被关闭。

【sem_unlink函数】：

sem_unlink函数用于在所有进程关闭了命名信号量之后，将信号量从系统中删除：

【信号量操作函数】：

与无名信号量一样，操作信号量的函数如下:

命名信号量是随内核持续的。当命名信号量创建后，即使当前没有进程打开某个信号量，它的值依然保持，直到内核重新自举或调用sem_unlink()删除该信号量。

无名信号量的持续性要根据信号量在内存中的位置确定：

很多时候信号量、互斥量和条件变量都可以在某种应用中使用，那这三者的差异有哪些呢？下面列出了这三者之间的差异：

Student类的构造函数的问题.

你的缺省构造函数是这样定义的Student(){},

name 指针并没有初始化, 但是在析构函数中调用了delete name.

因此, 只要调用了Student(), 那么就会出现内存问题

TutorPair类中的student成员, 在TutorPair()中也没有初始化(因此自动调用了Student())

要避免问题的话这样写

Student(): name(0){} 初始化为0, 因为C++释放0指针是安全的

此外建议, 对于name 使用delete [] 而不是delete, 因为那样会内存泄露, 虽然暂时看不出来

主要内容：

1， 工作者线程

2， 用户界面线程

3， 同步

线程被分为工作者线程和用户用户界面线程。用户界面的线程的特点是拥有单独的消息队列，可以具有自己的窗口界面，能够对用户输入和事件作出反应。

可以用以下方法建立一个工作者线程。

UINT MyThreadProc(LPVOID pParam)

{

…

}

AfxBeginThread(MyThread,..)

它有六个参数，第一个为控制函数，第二个为启动线程时传给控制函数的入口参数，当前线程的优先级，当前线程的栈的大小，当前线程的创建状态，安全属性，后四个有默认值。

用户界面线程：

首先利用应用程序向导建立单文档程序Thread,再建立Thread1 : public CWinThread,

Frame1 : public CFrameWnd,可以用Ctrl+w建立这两个新类。

在CThreadApp中加一个指针Thread1* pThread1，在BOOL CThreadApp::InitInstance()

中进行初始化：

pThread1 = new Thread1()

pThread1->CreateThread()

将Thread1的构造函数改成公有。

在Thread1中加一个指针Frame1* m_pWnd，然后初始化。

BOOL Thread1::InitInstance()

{

m_pWnd = new Frame1()

return TRUE

}

把Frame1的构造函数改成公有，在Thread.h中包含#include "Frame1.h"。

在资源编辑器中编辑一个菜单IDR_MENU，它有一个菜单项ID_BEGIN。

Frame1::Frame1()

{

Create(NULL,"Demo")

ShowWindow(SW_SHOW)

UpdateWindow()

CMenu menu//可以用局部变量，因为以后不会用到它了,加菜单。

menu.LoadMenu(IDR_MENU)

SetMenu(&menu)

}

同步

多线程的一个难点是各线程间的协调。同样的方法在CThreadApp中再开一个线程。

BOOL CThreadApp::InitInstance()

{

。。。。。。

pThread1 = new Thread1()

pThread1->CreateThread()

pThread2 = new Thread1()

pThread2->CreateThread()

。。。。。。

}

为IDR_MENU中的菜单在Frame1中设立响应函数，方法也是Ctrl+w打开类向导。并在Frame1中定义一个全局整形变量n,初始值为0.

HANDLE handle=CreateSemaphore(NULL,0,1,"he")

WaitForSingleObject(handle,10000)

CString str

n++

str.Format("第%d次工作",n)

MessageBox(str)

ReleaseSemaphore(handle,1,NULL)

当你点击Frame1的菜单时，会弹出一个对话框，暂时不要点 确定，点击另一个线程的菜单，暂不会弹出对话框，确定刚才的对话框，另一个线程的对话框也弹出来了。

这个同步的方法称为信号量。它允许有限的线程存取某个共享的系统资源，采用计数器来实现信号量。

HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpa,LONG cSemInitial,LONG cSemMax,LPTSR lpszSemName)

第一个参数来指明所创建的对象是否可以被其子进程继承。如果你希望在所有的子进程之间共享这个信号量，可以把它的成员bInheritHandle设为true,也可以直接设为NULL来使用默认的安全设置第二个参数是还可以让几个线程使用，第三个参数是最多可以让几个线程使用。

最后参数是信号量的名字，在其它的进程中调用CreateSemapphore()或OpenSemaphore()时使用这个字符串作为参数之一就可以得到信号量的句柄。

ReleaseSemaphore(HANDLE hSemaphore, LONG cRelease,LPLONG plPrev)

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