关键部分与计数信号量有什么关系？

Posted 2021-04-11

Some people说你应该使用互斥锁来保护共享资源（即关键部分），而信号量应该用于信令，而不是反之亦然。所以，据我所知，信号量与关键部分无关。

然而，许多其他文章，包括Wikipedia声称信号量用于解决临界区问题。说二进制信号量解决关键部分问题实际上更正确，因为它们基本上像互斥体一样，而计算信号量是一个不同的东西而不属于“资源保护者”类别？

答案

计数信号量可用于资源保护，但它们通常以与互斥信号量不同的方式用于不同的资源。

典型的例子是队列。对于动态大小的队列，您有一个计算的信号量来跟踪队列中当前有多少项。消费者等待该信号量告诉他们何时可以从队列中读取项目。

对于固定大小的队列，您可以添加第二个计算的信号量，以跟踪队列中的空白空间量。作家等待它确定何时允许他们将项目推送到队列。

您经常使用互斥信号量与这些信号量相结合，以确保在任何给定时间只有一个线程修改队列本身。

例如，以下是使用Win32计数信号量（和互斥锁）的固定大小队列的一些代码：

#ifndef QUEUE_H_INCLUDED
#define QUEUE_H_INCLUDED

#include <windows.h>

template<class T, unsigned max = 256>
class queue { 
    HANDLE space_avail; // at least one slot empty
    HANDLE data_avail;  // at least one slot full
    CRITICAL_SECTION mutex; // protect buffer, in_pos, out_pos

    T buffer[max];
    long in_pos, out_pos;
public:
    queue() : in_pos(0), out_pos(0) { 
        space_avail = CreateSemaphore(NULL, max, max, NULL);
        data_avail = CreateSemaphore(NULL, 0, max, NULL);
        InitializeCriticalSection(&mutex);
    }

    void push(T data) { 
        WaitForSingleObject(space_avail, INFINITE);       
        EnterCriticalSection(&mutex);
        buffer[in_pos] = data;
        in_pos = (in_pos + 1) % max;
        LeaveCriticalSection(&mutex);
        ReleaseSemaphore(data_avail, 1, NULL);
    }

    T pop() { 
        WaitForSingleObject(data_avail,INFINITE);
        EnterCriticalSection(&mutex);
        T retval = buffer[out_pos];
        out_pos = (out_pos + 1) % max;
        LeaveCriticalSection(&mutex);
        ReleaseSemaphore(space_avail, 1, NULL);
        return retval;
    }

    ~queue() { 
        DeleteCriticalSection(&mutex);
        CloseHandle(data_avail);
        CloseHandle(space_avail);
    }
};

#endif