多线程编程之Apue3rd_Chapter15.10之posix信号量

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了多线程编程之Apue3rd_Chapter15.10之posix信号量相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

看了APUE的chapter15,只重点看了15.10,学习了posix信号量。Posix信号量比起xsi信号量的优点是性能更好,在Linux3.2.0平台上性能提升很大。其中命名信号量使用方法如下。

1、  头文件#include <semaphore.h>

2、  函数:

(1)sem_t* sem_open(const char * name,int oflag, mode_t mode, unsigned int value)

这个函数是在使用之前先创建信号量,name是你要创建这个命名信号量的字符串名字。Name必须以/开头,并且后面不许再有/。

Oflag一般有两种取值,O-CREAT和O-CREAT|O-EXCL。取值为O-CREAT时候,需要提供全部四个参数的值。如果信号量不存在,则创建一个新的,如果存在,则使用,并没有初始化发生。取值为O-CREAT|O-EXCL时候,也需要提供全部四个参数的值,如果信号量已经存在,sem_open会出错。

mode的值类似Linux文件的权限码。用户读(4)、用户写(2)、用户执行(1),组读(4)、组写(2)、组执行(1),其他读(4)、其他写(2),其他执行(1)。例如网上别人代码的mode取0644,表示当前用户有读写权限,组用户和其他用户只有读权限。(Linux文件的权限修改是chmod 740 文件名,数字前没有0,与这里的不同。可能是命令自动把后面的740当成8进制数来操作。)C程序设计上说,以零开头的是8进制数。网上查网页上说:mode_t是无符号int类型。参考网页---- 《mkdir()函数、mode_t参数》,mkdir和 chmod中的mode也有类似的用法。

 

如果只使用已存在的命名信号量的值,只要提供name,oflag的值设为0,就可以了。

value是这个这个信号量的初始值,如果是二元信号量的话,一般取1。

 

函数运行成功的话,会返回一个指向sem_t结构体的指针,这个结构体就是刚刚创建的信号量。出错时返回SEM_FAILED。

sem_open创建的这个sem_t结构体,可能是在内核中开辟的。网上说:有名信号量是随内核持续的,所以如果如果我们不调用sem_unlink来删除它,它将一直存在,直到内核重启(如果一个进程创建了有名信号灯,并退出,那么这个信号灯依然存在)。网上说:有名sem_t是放在文件,无名的sem_t是放在内存。

 

 

(2)int sem_wait(sem_t* sem)

创建好信号量之后,如果要获取锁,就使用sem_wait,如果信号量的值此时为0,这个wait会使得当前的wait线程休眠,直到信号量的值为1,当前线程才能被唤醒,从而获取到锁,并执行信号量的值减1动作。

 

(3)int sem_post(sem_t* sem)

sem_post是释放锁的动作,会使得信号量的值加1,释放当前线程获取到的锁。

 

(4)int sem_close(sem_t* sem)

如果不使用信号量,需要将其关闭,可能是释放创建信号量时开辟的内存。函数参数是sem_t类型的指针。

 

(5)int sem_unlink(char* name)

这个函数用于从内核中销毁一个命名信号量。在sem_close执行后执行。

(2)(3)(4)(5)函数如果执行失败,会返回什么样的值,目前还不知道。

 

下面写一些测试代码:

gcc main.c -o main -lpthread

注意:从word拷贝到txt文本中,双引号的格式不对,需要修改为英文的双引号。需要包含<fcntl.h> ,O_CREAT是在这个文件中定义的。将sem_t*变量设置为全局变量,方便每个线程使用。

 

测试的时候出现的问题:第一次运行main,运行良好。Ctrl+C结束进程之后,第二次运行main,出现线程死锁现象。原因是,没有执行代码sem_unlink,导致后面重新使用原来存在的命名信号量,但它被之前的进程锁住了,为0。后面的进程想获取锁,就被死锁了。网上资料:进程结束之后,内核不会为进程获取的锁解锁。重启系统(内核),信号量消失,又可以使用了。

解决办法:将子线程的无限循环改为50次循环,从而执行母线程的退出代码:sem_close和sem_unlink,确保退出前销毁信号量。同时在每个线程释放锁之后 ,空循环10000次(10000次才能达到良好效果,5000不保险),使得另外一个线程有足够时间被唤醒,竞争到锁,不至于某个线程一直获取到锁(这个是南京华为的面试官问我的题目:多线程编程有没有遇到某个线程运行速度足够快,从而反复获得锁。我回来测试发现,的确有这种现象)。

修改后的代码放后面。

 

main.c

 

#include <semaphore.h>

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>      //O_CREAT

 

sem_t* sem1;

sem_t* sem2;

 

void* thfunc1(void* arg)

{       

         for(;;)

         {

                   sem_wait(sem1);

                   printf("This is thread1 printing! ");

                   sem_post(sem1);

         }

return((void*)0);

}

 

void* thfunc2(void* arg)

{

         for(;;)

         {

                   sem_wait(sem1);

                   printf("This is thread2 printing! ");

                   sem_post(sem1);

         }

         return((void*)0);

}

 

int main(int argc,char* argv[])

{

         const char* c1 = "/wang_sem1";

         int res;

         pthread_t tid1,tid2;

         void* c;

         sem1 = sem_open(c1,O_CREAT,0644,1);

         res = pthread_create(&tid1,NULL,thfunc1,NULL);

         if(res!=0){

                   printf("can’t creat thread: %s ",strerror(res));

         }

         res = pthread_create(&tid2,NULL,thfunc2,NULL);

         if(res!=0){

                   printf("can’t creat thread: %s ",strerror(res));

         }

 

         pthread_join(tid1,&c);

         pthread_join(tid2,&c);

         sem_close(sem1);

         res = sem_unlink(c1);

         if(res!=0)

         printf("can’t delete semaphore ");

         return(0);

}

 

 

修改后的main.c

 

#include <semaphore.h>

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>      //O_CREAT

 

sem_t* sem1;

sem_t* sem2;

 

void* thfunc1(void* arg)

{

         int i,j;

         for(i=0;i<50;i++)             //for(;;)

         {

                  

                   sem_wait(sem1);

                   printf("This is thread1 printing! ");

                   sem_post(sem1);

                   for (j=0;j<10000;j++)

        {

        }

         }

         return((void*)0);

 

}

 

void* thfunc2(void* arg)

{

         int i,j;

         for(i=0;i<50;i++)          //for(;;)

         {

                  

                   sem_wait(sem1);

                   printf("This is thread2 printing! ");

                   sem_post(sem1);

                   for (j=0;j<10000;j++)

        {

        }

         }

         return((void*)0);

 

}

 

int main(int argc,char* argv[])

{

         const char* c1 = "/wang_sem1";

         int res;

         pthread_t tid1,tid2;

         void* c;

         sem1 = sem_open(c1,O_CREAT,0644,1);

         res = pthread_create(&tid1,NULL,thfunc1,NULL);

         if(res!=0){

                   printf("can’t creat thread: %s ",strerror(res));

         }

         res = pthread_create(&tid2,NULL,thfunc2,NULL);

         if(res!=0){

                   printf("can’t creat thread: %s ",strerror(res));

         }

 

         pthread_join(tid1,&c);

         pthread_join(tid2,&c);

         sem_close(sem1);

         res = sem_unlink(c1);

         if(res!=0)

         printf("can’t delete semaphore ");

         return(0);

}

 

以上是关于多线程编程之Apue3rd_Chapter15.10之posix信号量的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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