最全面的linux信号量解析

http://blog.csdn.net/qinxiongxu/article/details/7830537

最全面的linux信号量解析

信号量

一．什么是信号量

信号量的使用主要是用来保护共享资源，使得资源在一个时刻只有一个进程（线程）

所拥有。

信号量的值为正的时候，说明它空闲。所测试的线程可以锁定而使用它。若为0，说明

它被占用，测试的线程要进入睡眠队列中，等待被唤醒。

二．信号量的分类

在学习信号量之前，我们必须先知道——Linux提供两种信号量：

（1） 内核信号量，由内核控制路径使用

（2） 用户态进程使用的信号量，这种信号量又分为POSIX信号量和SYSTEM

V信号量。

POSIX信号量又分为有名信号量和无名信号量。

有名信号量，其值保存在文件中, 所以它可以用于线程也可以用于进程间的同步。无名

信号量，其值保存在内存中。

倘若对信号量没有以上的全面认识的话，你就会很快发现自己在信号量的森林里迷

失了方向。

三．内核信号量

1．内核信号量的构成

内核信号量类似于自旋锁，因为当锁关闭着时，它不允许内核控制路径继续进行。然而，

当内核控制路径试图获取内核信号量锁保护的忙资源时，相应的进程就被挂起。只有在资源

被释放时，进程才再次变为可运行。

只有可以睡眠的函数才能获取内核信号量；中断处理程序和可延迟函数都不能使用内

核信号量。

内核信号量是struct semaphore类型的对象，它在<asm / semaphore.h>中定义：

struct semaphore {

atomic_t count;

int sleepers;

wait_queue_head_t wait;

}

count：相当于信号量的值，大于0，资源空闲；等于0，资源忙，但没有进程等待这

个保护的资源；小于0，资源不可用，并至少有一个进程等待资源。

wait：存放等待队列链表的地址，当前等待资源的所有睡眠进程都会放在这个链表中。

sleepers：存放一个标志，表示是否有一些进程在信号量上睡眠。

2．内核信号量中的等待队列（删除，没有联系）

上面已经提到了内核信号量使用了等待队列wait_queue来实现阻塞操作。

当某任务由于没有某种条件没有得到满足时，它就被挂到等待队列中睡眠。当条件得到满足

时，该任务就被移出等待队列，此时并不意味着该任务就被马上执行，因为它又被移进工

作队列中等待CPU资源，在适当的时机被调度。

内核信号量是在内部使用等待队列的，也就是说该等待队列对用户是隐藏的，无须用

户干涉。由用户真正使用的等待队列我们将在另外的篇章进行详解。

3．内核信号量的相关函数

（1）初始化：

void sema_init(struct semaphore *sem, int val);

void init_MUTEX(struct semaphore *sem); //将sem的值置为1，表示资源空闲

void init_MUTEX_LOCKED(struct semaphore *sem); //将sem的值置为0，表示资源忙

（2）申请内核信号量所保护的资源：

void down(struct semaphore * sem); // 可引起睡眠

int down_interruptible(struct semaphore * sem); // down_interruptible能被信号打断

int down_trylock(struct semaphore * sem); // 非阻塞函数，不会睡眠。无法锁定资源则

马上返回

（3）释放内核信号量所保护的资源：

void up(struct semaphore * sem);

4．内核信号量的使用例程

在驱动程序中，当多个线程同时访问相同的资源时（驱动中的全局变量时一种典型的

共享资源），可能会引发“竞态“，因此我们必须对共享资源进行并发控制。Linux内核中

解决并发控制的最常用方法是自旋锁与信号量（绝大多数时候作为互斥锁使用）。

ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)

{

//获得信号量

if (down_interruptible(&sem))

{

return -ERESTARTSYS;

}

//将用户空间的数据复制到内核空间的global_var

if (copy_from_user(&global_var, buf, sizeof(int)))

{

up(&sem);

return -EFAULT;

}

//释放信号量

up(&sem);

return sizeof(int);

}

四．POSIX 信号量与SYSTEM V信号量的比较

1. 对POSIX来说，信号量是个非负整数。常用于线程间同步。

而SYSTEM V信号量则是一个或多个信号量的集合，它对应的是一个信号量结构体，

这个结构体是为SYSTEM V IPC服务的，信号量只不过是它的一部分。常用于进程间同步。

2．POSIX信号量的引用头文件是“<semaphore.h>”，而SYSTEM V信号量的引用头文件是

“<sys / sem.h>”。

3．从使用的角度，System V信号量是复杂的，而Posix信号量是简单。比如，POSIX信

号量的创建和初始化或PV操作就很非常方便。

五．POSIX信号量详解

1．无名信号量

无名信号量的创建就像声明一般的变量一样简单，例如：sem_t sem_id。然后再初

始化该无名信号量，之后就可以放心使用了。

无名信号量常用于多线程间的同步，同时也用于相关进程间的同步。也就是说，无名信

号量必须是多个进程（线程）的共享变量，无名信号量要保护的变量也必须是多个进程

（线程）的共享变量，这两个条件是缺一不可的。

常见的无名信号量相关函数：sem_destroy

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

1)pshared == 0 用于同一多线程的同步；

2)若pshared > 0 用于多个相关进程间的同步（即由fork产生的）

int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);

取回信号量sem的当前值，把该值保存到sval中。

若有1个或更多的线程或进程调用sem_wait阻塞在该信号量上，该函数返回两种值：

1) 返回0

2) 返回阻塞在该信号量上的进程或线程数目

linux采用返回的第一种策略。

sem_wait(或sem_trywait)相当于P操作，即申请资源。

int sem_wait(sem_t *sem); // 这是一个阻塞的函数

测试所指定信号量的值, 它的操作是原子的。

若sem > 0，那么它减1并立即返回。

若sem == 0，则睡眠直到sem > 0，此时立即减1，然后返回。

int sem_trywait(sem_t *sem); // 非阻塞的函数

其他的行为和sem_wait一样，除了：

若sem == 0，不是睡眠，而是返回一个错误EAGAIN。

sem_post相当于V操作，释放资源。

int sem_post(sem_t *sem);

把指定的信号量sem的值加1;

呼醒正在等待该信号量的任意线程。

注意：在这些函数中，只有sem_post是信号安全的函数，它是可重入函数

（a）无名信号量在多线程间的同步

无名信号量的常见用法是将要保护的变量放在sem_wait和sem_post中间所形成的

临界区内，这样该变量就会被保护起来，例如：

#include <pthread.h>

#include <semaphore.h>

#include <sys/types.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int number; // 被保护的全局变量

sem_t sem_id;

void* thread_one_fun(void *arg)

{

sem_wait(&sem_id);

printf("thread_one have the semaphore\n");

number++;

printf("number = %d\n", number);

sem_post(&sem_id);

}

void* thread_two_fun(void *arg)

{

sem_wait(&sem_id);

printf("thread_two have the semaphore \n");

number--;

printf("number = %d\n", number);

sem_post(&sem_id);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

number = 1;

pthread_t id1, id2;

sem_init(&sem_id, 0, 1);

pthread_create(&id1, NULL, thread_one_fun, NULL);

pthread_create(&id2, NULL, thread_two_fun, NULL);

pthread_join(id1, NULL);

pthread_join(id2, NULL);

printf("main,,,\n");

return 0;

}

上面的例程，到底哪个线程先申请到信号量资源，这是随机的。如果想要某个特定的顺

序的话，可以用2个信号量来实现。例如下面的例程是线程1先执行完，然后线程2才继

续执行，直至结束。

int number; // 被保护的全局变量

sem_t sem_id1, sem_id2;

void* thread_one_fun(void *arg)

{

sem_wait(&sem_id1);

printf("thread_one have the semaphore\n");

number++;

printf("number = %d\n", number);

sem_post(&sem_id2);

}

void* thread_two_fun(void *arg)

{

sem_wait(&sem_id2);

printf("thread_two have the semaphore \n");

number--;

printf("number = %d\n", number);

sem_post(&sem_id1);

}

int main(int argc, char *argv[])

{

number = 1;

pthread_t id1, id2;

sem_init(&sem_id1, 0, 1); // 空闲的

sem_init(&sem_id2, 0, 0); // 忙的

pthread_create(&id1, NULL, thread_one_fun, NULL);

pthread_create(&id2, NULL, thread_two_fun, NULL);

pthread_join(id1, NULL);

pthread_join(id2, NULL);

printf("main,,,\n");

return 0;

}

（b）无名信号量在相关进程间的同步

说是相关进程，是因为本程序中共有2个进程，其中一个是另外一个的子进程（由

fork

产生）的。

本来对于fork来说，子进程只继承了父进程的代码副本，mutex理应在父子进程

中是相互独立的两个变量，但由于在初始化mutex的时候，由pshared = 1指

定了mutex处于共享内存区域，所以此时mutex变成了父子进程共享的一个变

量。此时，mutex就可以用来同步相关进程了。

#include <semaphore.h>

#include <stdio.h>

#include <errno.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/mman.h>

int main(int argc, char **argv)

{

int fd, i, count = 0, nloop = 10, zero = 0, *ptr;

sem_t mutex;

//open a file and map it into memory

fd = open("log.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRWXU);

write(fd, &zero, sizeof(int));

ptr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ |

PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

close(fd);

/* create, initialize semaphore */

if (sem_init(&mutex, 1, 1) < 0) //

{

perror("semaphore initilization");

exit(0);

}

if (fork() == 0)

{ /* child process*/

for (i = 0; i < nloop; i++)

{

sem_wait(&mutex);

printf("child: %d\n", (*ptr)++);

sem_post(&mutex);

}

exit(0);

}

/* back to parent process */

for (i = 0; i < nloop; i++)

{

sem_wait(&mutex);

printf("parent: %d\n", (*ptr)++);

sem_post(&mutex);

}

exit(0);

}

2．有名信号量

有名信号量的特点是把信号量的值保存在文件中。

这决定了它的用途非常广：既可以用于线程，也可以用于相关进程间，甚至是不相关

进程。

（a）有名信号量能在进程间共享的原因

由于有名信号量的值是保存在文件中的，所以对于相关进程来说，子进程是继承了父

进程的文件描述符，那么子进程所继承的文件描述符所指向的文件是和父进程一样的，当

然文件里面保存的有名信号量值就共享了。

（b）有名信号量相关函数说明

有名信号量在使用的时候，和无名信号量共享sem_wait和sem_post函数。

区别是有名信号量使用sem_open代替sem_init，另外在结束的时候要像关闭文件

一样去关闭这个有名信号量。

(1)打开一个已存在的有名信号量，或创建并初始化一个有名信号量。一个单一的调用就完

成了信号量的创建、初始化和权限的设置。

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

name是文件的路径名；

Oflag 有O_CREAT或O_CREAT | EXCL两个取值；

mode_t控制新的信号量的访问权限；

Value指定信号量的初始化值。

注意：

这里的name不能写成 / tmp / aaa.sem这样的格式，因为在linux下，sem都是创建

在 / dev / shm目录下。你可以将name写成“ / mysem”或“mysem”，创建出来的文件都

是“ / dev / shm / sem.mysem”，千万不要写路径。也千万不要写“ / tmp / mysem”之类的。

当oflag = O_CREAT时，若name指定的信号量不存在时，则会创建一个，而且后

面的mode和value参数必须有效。若name指定的信号量已存在，则直接打开该信号量，

同时忽略mode和value参数。

当oflag = O_CREAT | O_EXCL时，若name指定的信号量已存在，该函数会直接返

回error。

(2) 一旦你使用了一信号量，销毁它们就变得很重要。

在做这个之前，要确定所有对这个有名信号量的引用都已经通过sem_close（）函数

关闭了，然后只需在退出或是退出处理函数中调用sem_unlink()去删除系统中的信号量，

注意如果有任何的处理器或是线程引用这个信号量，sem_unlink()函数不会起到任何的作

用。

也就是说，必须是最后一个使用该信号量的进程来执行sem_unlick才有效。因为每个

信号灯有一个引用计数器记录当前的打开次数，sem_unlink必须等待这个数为0时才能把

name所指的信号灯从文件系统中删除。也就是要等待最后一个sem_close发生。

（c）有名信号量在无相关进程间的同步

前面已经说过，有名信号量是位于共享内存区的，那么它要保护的资源也必须是位于

共享内存区，只有这样才能被无相关的进程所共享。

在下面这个例子中，服务进程和客户进程都使用shmget和shmat来获取得一块共享内

存资源。然后利用有名信号量来对这块共享内存资源进行互斥保护。

<u>File1: server.c < / u>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include <stdio.h>

#include <semaphore.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#define SHMSZ 27

char SEM_NAME[] = "vik";

int main()

{

char ch;

int shmid;

key_t key;

char *shm, *s;

sem_t *mutex;

//name the shared memory segment

key = 1000;

//create & initialize semaphore

mutex = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0644, 1);

if (mutex == SEM_FAILED)

{

perror("unable to create semaphore");

sem_unlink(SEM_NAME);

exit(-1);

}

//create the shared memory segment with this key

shmid = shmget(key, SHMSZ, IPC_CREAT | 0666);

if (shmid < 0)

{

perror("failure in shmget");

exit(-1);

}

//attach this segment to virtual memory

shm = shmat(shmid, NULL, 0);

//start writing into memory

s = shm;

for (ch = 'A'; ch <= 'Z'; ch++)

{

sem_wait(mutex);

*s++ = ch;

sem_post(mutex);

}

//the below loop could be replaced by binary semaphore

while (*shm != '*')

{

sleep(1);

}

sem_close(mutex);

sem_unlink(SEM_NAME);

shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

exit(0);

}

<u>File 2: client.c< / u>

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/shm.h>

#include <stdio.h>

#include <semaphore.h>

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

#include <fcntl.h>

#define SHMSZ 27

char SEM_NAME[] = "vik";

int main()

{

char ch;

int shmid;

key_t key;

char *shm, *s;

sem_t *mutex;

//name the shared memory segment

key = 1000;

//create & initialize existing semaphore

mutex = sem_open(SEM_NAME, 0, 0644, 0);

if (mutex == SEM_FAILED)

{

perror("reader:unable to execute semaphore");

sem_close(mutex);

exit(-1);

}

//create the shared memory segment with this key

shmid = shmget(key, SHMSZ, 0666);

if (shmid < 0)

{

perror("reader:failure in shmget");

exit(-1);

}

//attach this segment to virtual memory

shm = shmat(shmid, NULL, 0);

//start reading

s = shm;

for (s = shm; *s != NULL; s++)

{

sem_wait(mutex);

putchar(*s);

sem_post(mutex);

}

//once done signal exiting of reader:This can be replaced by

another semaphore

*shm = '*';

sem_close(mutex);

shmctl(shmid, IPC_RMID, 0);

exit(0);

}

六．SYSTEM V信号量

这是信号量值的集合，而不是单个信号量。相关的信号量操作函数由<sys / ipc.h>引用。

1．信号量结构体

内核为每个信号量集维护一个信号量结构体，可在<sys / sem.h>找到该定义：

struct semid_ds {

struct ipc_perm sem_perm; /* 信号量集的操作许可权限 */

struct sem *sem_base; /* 某个信号量sem结构数组的指针，当前信号量集

 中的每个信号量对应其中一个数组元素 */

ushort sem_nsems; /* sem_base 数组的个数 */

time_t sem_otime; /* 最后一次成功修改信号量数组的时间 */

time_t sem_ctime; /* 成功创建时间 */

};

struct sem {

ushort semval; /* 信号量的当前值 */

short sempid; /* 最后一次返回该信号量的进程ID 号 */

ushort semncnt; /* 等待semval大于当前值的进程个数 */

ushort semzcnt; /* 等待semval变成0的进程个数 */

};

2．常见的SYSTEM V信号量函数

（a）关键字和描述符

SYSTEM V信号量是SYSTEM V IPC（即SYSTEM V进程间通信）的组成部分，其他

的有SYSTEM V消息队列，SYSTEM V共享内存。而关键字和IPC描述符无疑是它们的共

同点，也使用它们，就不得不先对它们进行熟悉。这里只对SYSTEM V信号量进行讨论。

IPC描述符相当于引用ID号，要想使用SYSTEM V信号量（或MSG、SHM），就必须

用IPC描述符来调用信号量。而IPC描述符是内核动态提供的（通过semget来获取），用

户无法让服务器和客户事先认可共同使用哪个描述符，所以有时候就需要到关键字KEY来

定位描述符。

某个KEY只会固定对应一个描述符（这项转换工作由内核完成），这样假如服务器和

客户事先认可共同使用某个KEY，那么大家就都能定位到同一个描述符，也就能定位到同

一个信号量，这样就达到了SYSTEM V信号量在进程间共享的目的。

（b）创建和打开信号量

int semget(key_t key, int nsems, int oflag)

(1) nsems > 0 : 创建一个信的信号量集，指定集合中信号量的数量，一旦创建就不能更改。

(2) nsems == 0 : 访问一个已存在的集合

(3) 返回的是一个称为信号量标识符的整数，semop和semctl函数将使用它。

(4) 创建成功后信号量结构被设置：

.sem_perm 的uid和gid成员被设置成的调用进程的有效用户ID和有效组ID

.oflag 参数中的读写权限位存入sem_perm.mode

.sem_otime 被置为0, sem_ctime被设置为当前时间

.sem_nsems 被置为nsems参数的值

该集合中的每个信号量不初始化，这些结构是在semctl，用参数SET_VAL，SETALL

初始化的。

semget函数执行成功后，就产生了一个由内核维持的类型为semid_ds结构体的信号量

集，返回semid就是指向该信号量集的引索。

（c）关键字的获取

有多种方法使客户机和服务器在同一IPC结构上会合：

(1) 服务器可以指定关键字IPC_PRIVATE创建一个新IPC结构，将返回的标识符存放在某

处（例如一个文件）以便客户机取用。关键字 IPC_PRIVATE保证服务器创建一个新IPC结

构。这种技术的缺点是：服务器要将整型标识符写到文件中，然后客户机在此后又要读文件

取得此标识符。

IPC_PRIVATE关键字也可用于父、子关系进程。父进程指定 IPC_PRIVATE创建一个新

IPC结构，所返回的标识符在fork后可由子进程使用。子进程可将此标识符作为exec函数

的一个参数传给一个新程序。

(2) 在一个公用头文件中定义一个客户机和服务器都认可的关键字。然后服务器指定此关键

字创建一个新的IPC结构。这种方法的问题是该关键字可能已与一个 IPC结构相结合，在

此情况下，get函数（msgget、semget或shmget）出错返回。服务器必须处理这一错误，删除

已存在的IPC结构，然后试着再创建它。当然，这个关键字不能被别的程序所占用。

(3) 客户机和服务器认同一个路径名和课题I D（课题I D是0 ~2 5 5之间的字符值） ，然

后调用函数ftok将这两个值变换为一个关键字。这样就避免了使用一个已被占用的关键字的

问题。

使用ftok并非高枕无忧。有这样一种例外：服务器使用ftok获取得一个关键字后，该文

件就被删除了，然后重建。此时客户端以此重建后的文件来ftok所获取的关键字就和服务器

的关键字不一样了。所以一般商用的软件都不怎么用ftok。

一般来说，客户机和服务器至少共享一个头文件，所以一个比较简单的方法是避免使

用ftok，而只是在该头文件中存放一个大家都知道的关键字。

（d）设置信号量的值（PV操作）

int semop(int semid, struct sembuf *opsptr, size_t nops);

(1) semid： 是semget返回的semid

(2)opsptr： 指向信号量操作结构数组

(3) nops ： opsptr所指向的数组中的sembuf结构体的个数

struct sembuf {

short sem_num; // 要操作的信号量在信号量集里的编号，

short sem_op; // 信号量操作

short sem_flg; // 操作表示符

};

(4) 若sem_op 是正数，其值就加到semval上，即释放信号量控制的资源

若sem_op 是0，那么调用者希望等到semval变为0，如果semval是0就返回;

若sem_op 是负数，那么调用者希望等待semval变为大于或等于sem_op的绝对值

例如，当前semval为2，而sem_op = -3，那么怎么办？

注意：semval是指semid_ds中的信号量集中的某个信号量的值

(5) sem_flg

SEM_UNDO 由进程自动释放信号量

IPC_NOWAIT 不阻塞

到这里，读者肯定有个疑惑：semop希望改变的semval到底在哪里？我们怎么没看到

有它的痕迹？其实，前面已经说明了，当使用semget时，就产生了一个由内核维护的信号

量集（当然每个信号量值即semval也是只由内核才能看得到了），用户能看到的就是返回

的semid。内核通过semop 函数的参数，知道应该去改变semid 所指向的信号量的哪个

semval。

（e）对信号集实行控制操作（semval的赋值等）

int semctl(int semid, int semum, int cmd, ../* union semun arg */);

semid是信号量集合；

semnum是信号在集合中的序号；

semum是一个必须由用户自定义的结构体，在这里我们务必弄清楚该结构体的组成：

union semun

{

int val; // cmd == SETVAL

struct semid_ds *buf // cmd == IPC_SET或者 cmd == IPC_STAT

ushort *array; // cmd == SETALL，或 cmd = GETALL

};

val只有cmd == SETVAL时才有用，此时指定的semval = arg.val。

注意：当cmd == GETVAL时，semctl函数返回的值就是我们想要的semval。千万不要

以为指定的semval被返回到arg.val中。

array指向一个数组，当cmd == SETALL时，就根据arg.array来将信号量集的所有值都

赋值；当cmd == GETALL时，就将信号量集的所有值返回到arg.array指定的数组中。

buf 指针只在cmd == IPC_STAT 或IPC_SET 时有用，作用是semid 所指向的信号量集

（semid_ds机构体）。一般情况下不常用，这里不做谈论。

另外，cmd == IPC_RMID还是比较有用的。

（f）例码

#include <sys/types.h>

#include <sys/ipc.h>

#include <sys/sem.h>

#include <stdio.h>

static int nsems;

static int semflg;

static int semid;

int errno = 0;

union semun {

int val;

struct semid_ds *buf;

unsigned short *array;

}arg;

int main()

{

struct sembuf sops[2]; //要用到两个信号量，所以要定义两个操作数组

int rslt;

unsigned short argarray[80];

arg.array = argarray;

semid = semget(IPC_PRIVATE, 2, 0666);

if (semid < 0)

{

printf("semget failed. errno: %d\n", errno);

exit(0);

}

//获取0th信号量的原始值

rslt = semctl(semid, 0, GETVAL);

printf("val = %d\n", rslt);

//初始化0th信号量，然后再读取，检查初始化有没有成功

arg.val = 1; // 同一时间只允许一个占有者

semctl(semid, 0, SETVAL, arg);

rslt = semctl(semid, 0, GETVAL);

printf("val = %d\n", rslt);

sops[0].sem_num = 0;

sops[0].sem_op = -1;

sops[0].sem_flg = 0;

sops[1].sem_num = 1;

sops[1].sem_op = 1;

sops[1].sem_flg = 0;

rslt = semop(semid, sops, 1); //申请0th信号量，尝试锁定

if (rslt < 0)

{

printf("semop failed. errno: %d\n", errno);

exit(0);

}

//可以在这里对资源进行锁定

sops[0].sem_op = 1;

semop(semid, sops, 1); //释放0th信号量

rslt = semctl(semid, 0, GETVAL);

printf("val = %d\n", rslt);

rslt = semctl(semid, 0, GETALL, arg);

if (rslt < 0)

{

printf("semctl failed. errno: %d\n", errno);

exit(0);

}

printf("val1:%d val2: %d\n", (unsigned int)argarray[0], (unsigned int)argarray[1]);

if (semctl(semid, 1, IPC_RMID) == -1)

{

Perror(“semctl failure while clearing reason”);

}

return(0);

}

七．信号量的牛刀小试——生产者与消费者问题

1．问题描述：

有一个长度为N的缓冲池为生产者和消费者所共有，只要缓冲池未满，生产者便可将

消息送入缓冲池；只要缓冲池未空，消费者便可从缓冲池中取走一个消息。生产者往缓冲池

放信息的时候，消费者不可操作缓冲池，反之亦然。

2．使用多线程和信号量解决该经典问题的互斥

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

#include <semaphore.h>

#define BUFF_SIZE 10

char buffer[BUFF_SIZE];

char count; // 缓冲池里的信息数目

sem_t sem_mutex; // 生产者和消费者的互斥锁

sem_t p_sem_mutex; // 空的时候，对消费者不可进

sem_t c_sem_mutex; // 满的时候，对生产者不可进

void * Producer()

{

while (1)

{

sem_wait(&p_sem_mutex); //当缓冲池未满时

sem_wait(&sem_mutex); //等待缓冲池空闲

count++;

sem_post(&sem_mutex);

if (count < BUFF_SIZE)//缓冲池未满

sem_post(&p_sem_mutex);

if (count > 0) //缓冲池不为空

sem_post(&c_sem_mutex);

}

}

void * Consumer()

{

while (1)

{

sem_wait(&c_sem_mutex);//缓冲池未空时

sem_wait(&sem_mutex); //等待缓冲池空闲

count--;

sem_post(&sem_mutex);

if (count > 0)

sem_post(c_sem_nutex);

}

}

int main()

{

pthread_t ptid, ctid;

//initialize the semaphores

sem_init(&empty_sem_mutex, 0, 1);

sem_init(&full_sem_mutex, 0, 0);

//creating producer and consumer threads

if (pthread_create(&ptid, NULL, Producer, NULL))

{

printf("\n ERROR creating thread 1");

exit(1);

}

if (pthread_create(&ctid, NULL, Consumer, NULL))

{

printf("\n ERROR creating thread 2");

exit(1);

}

if (pthread_join(ptid, NULL)) /* wait for the producer to finish */

{

printf("\n ERROR joining thread");

exit(1);

}

if (pthread_join(ctid, NULL)) /* wait for consumer to finish */

{

printf("\n ERROR joining thread");

exit(1);

}

sem_destroy(&empty_sem_mutex);

sem_destroy(&full_sem_mutex);

//exit the main thread

pthread_exit(NULL);

return 1;

}