（转载）Linux多线程信号量的概念和使用

（转载）http://blog.csdn.net/xinu2009/article/details/6768133

 信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。

------函数sem_init（）用来初始化一个信号量。

       它的原型为：　extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));

sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。

-----函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。　

-----函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。

-----函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。

-----函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。

（1）信号量用sem_init函数创建的，下面是它的说明：
　　#include<semaphore.h>
        int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
        这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项，并指定一个整数类型的初始值。pshared参数控制着信号量的类型。如果 pshared的值是０，就表示它是当前里程的局部信号量；否则，其它进程就能够共享这个信号量。我们现在只对不让进程共享的信号量感兴趣。　（这个参数受版本影响），　pshared传递一个非零将会使函数调用失败。
（2）这两个函数控制着信号量的值，它们的定义如下所示：
　　
　　#include <semaphore.h>
        int sem_wait(sem_t * sem);
        int sem_post(sem_t * sem);
 
        这两个函数都要用一个由sem_init调用初始化的信号量对象的指针做参数。
        sem_post函数的作用是给信号量的值加上一个“1”，它是一个“原子操作"即同时对同一个信号量做加“1”操作的两个线程是不会冲突的；而同时对同一个文件进行读、加和写操作的两个程序就有可能会引起冲突。信号量的值永远会正确地加一个“2”－－因为有两个线程试图改变它。
        sem_wait函数也是一个原子操作，它的作用是从信号量的值减去一个“1”，但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法。也就是说，如果你对一个值为2的信号量调用sem_wait(),线程将会继续执行，信号量的值将减到1。如果对一个值为0的信号量调用sem_wait()，这个函数就会地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值，那么当它被第三个线程增加一个“1”时，等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行，另一个还将处于等待状态。
         信号量这种“只用一个函数就能原子化地测试和设置”的能力下正是它的价值所在。还有另外一个信号量函数sem_trywait，它是sem_wait的非阻塞搭档。
    （3）  最后一个信号量函数是sem_destroy。这个函数的作用是在我们用完信号量对它进行清理。下面的定义：
          #include<semaphore.h>
          int sem_destroy (sem_t *sem);
          这个函数也使用一个信号量指针做参数，归还自己占据的一切资源。在清理信号量的时候如果还有线程在等待它，用户就会收到一个错误。
         与其它的函数一样，这些函数在成功时都返回“0”。

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程序举例如下：

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <pthread.h> //包含线程相关头文件
#include <errno.h> 
#include <sys/ipc.h> 
#include <semaphore.h> //包含信号量相关头文件
int lock_var; 
time_t end_time; 
sem_t sem1,sem2; //声明两个信号量
 
void pthread1(void *arg); //声明两个线程函数
void pthread2(void *arg); 
 
int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    pthread_t id1,id2; //声明两个线程
    pthread_t mon_th_id; 
    int ret; 
    end_time = time(NULL)+30; 
    ret=sem_init(&sem1,0,1); //对信号量进行初始化，第一个0表示此信号量子整个进程中共享，第二个1表示信号量初始值
    ret=sem_init(&sem2,0,0); 
    if(ret!=0) 
    { 
        perror("sem_init"); 
    } 
    ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL); //创建线程
    if(ret!=0) 
        perror("pthread cread1"); 
    ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL); 
    if(ret!=0) 
        perror("pthread cread2"); 
    pthread_join(id1,NULL); //用来等待线程1的结束
    pthread_join(id2,NULL); //用来等待线程2的结束
    exit(0); 
} 
 
void pthread1(void *arg) //线程1的执行内容
{ 
    int i; 
    while(time(NULL) < end_time){ 
        sem_wait(&sem2); //线程阻塞一直等到sem2信号量大于0，执行后将sem2减1，代表资源已经被使用
        for(i=0;i<2;i++){ 
            sleep(1); 
            lock_var++; 
            printf("lock_var=%d\n",lock_var); 
        } 
        printf("pthread1:lock_var=%d\n",lock_var); 
        sem_post(&sem1); //将信号量sem1的值加1，代表资源增加
        sleep(1); 
    } 
} 
 
void pthread2(void *arg) 
{ 
    int nolock=0; 
    int ret; 
    while(time(NULL) < end_time){ 
    sem_wait(&sem1); 
    printf("pthread2:pthread1 got lock;lock_var=%d\n",lock_var); 
    sem_post(&sem2); 
    sleep(3); 
    } 
} 

信号量的使用如下步骤小结：
 1.声明信号量sem_t sem1;
 2.初始化信号量sem_init(&sem1,0,1); /
 3.sem_post和sem_wait函数配合使用来达到线程同步
 4.释放信号量int sem_destroy (sem_t *sem1);

另一个例子是：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <semaphore.h>
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>

int Alex = 0;

sem_t sem12;
sem_t sem13;

void Thread1(void)
{
    int input;
    printf("This is Thread1!\n");
    printf("Put an number:\n");
    getchar();

    sem_post(&sem12);
    sem_post(&sem13);

    printf("Thread1 completed!\n");
}

void Thread2(void)
{
    printf("This is Thread2!\n");

    sem_post(&sem12);

    printf("Thread2 completed!\n");
}

void Thread3(void)
{
    struct timespec ts;
    int s;

    printf("This is Thread3!\n");

    ts.tv_sec = time(NULL) + 10;
    s = sem_timedwait(&sem12, &ts);
    if (s < 0)
    {
        printf("Thread3 wait timeout!\n");
    }

    printf("Thread3 completed!\n");
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int ret;
    pthread_t pid1, pid2, pid3;

    printf("This is Main thread!\n");

    ret = sem_init(&sem12, 0, 0);
    if (ret != 0)
    {
        printf("sem12 init fail!\n");
        return ret;
    }

    ret = sem_init(&sem13, 0, 0);
    if (ret != 0)
    {
        printf("sem13 init fail!\n");
        return ret;
    }

    pthread_create(&pid1, NULL, (void*)Thread1, NULL);
    pthread_create(&pid2, NULL, (void*)Thread2, NULL);
    pthread_create(&pid3, NULL, (void*)Thread3, NULL);

    pthread_join(pid1, NULL);
    pthread_join(pid2, NULL);
    pthread_join(pid3, NULL);

    sem_destroy(&sem12);
    sem_destroy(&sem13);

    return 0;
}