Linux信号量编程实例

    本例示范Linux信号量的基本用法。该范例使用了两个线程分别对一个公用队列进行入队和出队操作,并用信号量进行控制,当队列空时出队操作可以被阻塞,当队列满时入队操作可以被阻塞。

主要用到的信号量函数有:
sem_init:初始化信号量sem_t,初始化的时候可以指定信号量的初始值,以及是否可以在多进程间共享。
sem_wait:一直阻塞等待直到信号量>0。
sem_timedwait:阻塞等待若干时间直到信号量>0。
sem_post:使信号量加1。
sem_destroy:释放信号量。和sem_init对应。
关于各函数的具体参数请用man查看。如man sem_init可查看该函数的帮助。

下面看具体的代码:

Linux信号量编程实例 _编程实例 //--------------------------msgdequeue.h开始-------------------------------------
Linux信号量编程实例 _编程实例
//实现可控队列
Linux信号量编程实例 _编程实例
#ifndef MSGDEQUEUE_H
Linux信号量编程实例 _编程实例
#define MSGDEQUEUE_H
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
"tmutex.h"
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<iostream>
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<errno.h>
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<time.h>
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<semaphore.h>
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<deque>
Linux信号量编程实例 _编程实例
using namespace std;
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例 template
<typename T,typename MUTEX_TYPE = ThreadMutex>
Linux信号量编程实例 _编程实例
class CMessageDequeue
Linux信号量编程实例 _职场_15
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17
public:
Linux信号量编程实例 _信号量_17        CMessageDequeue(size_t MaxSize) : m_MaxSize( MaxSize )
Linux信号量编程实例 _编程实例 _19        
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                sem_init( 
&m_enques,0, m_MaxSize ); //入队信号量初始化为MaxSize,最多可容纳MaxSize各元素
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                sem_init( &m_deques,0,0 ); //队列刚开始为空,出队信号量初始为0
Linux信号量编程实例 _信号量_23
        }

Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
~CMessageDequeue()
Linux信号量编程实例 _职场_26        
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                sem_destroy(
&m_enques);
Linux信号量编程实例 _信号量_17                sem_destroy(
&m_deques);
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }

Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
int sem_wait_i( sem_t *psem, int mswait )
Linux信号量编程实例 _Linux_33        
{//等待信号量变成>0,mswait为等待时间,若mswait<0则无穷等待,否则等待若干mswait毫秒。
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                if( mswait < 0 )
Linux信号量编程实例 _Linux_36                
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
int rv = 0;                          
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
while( ((rv = sem_wait(psem) ) != 0 ) && (errno == EINTR
Linux信号量编程实例 _信号量_17) );    
//等待信号量,errno==EINTR屏蔽其他信号事件引起的等待中断
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                        return rv;    
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
else                                         
Linux信号量编程实例 _休闲_44                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        timespec ts;                         
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        clock_gettime(CLOCK_REALTIME, 
&ts );    //获取当前时间
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                        ts.tv_sec += (mswait / 1000 );        //加上等待时间的秒数
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                        ts.tv_nsec += ( mswait % 1000 ) * 1000//加上等待时间纳秒数
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                        int rv = 0;                          
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
while( ((rv=sem_timedwait( psem, &ts ))!=0&& (errno ==
Linux信号量编程实例 _信号量_17EINTR) );   
//等待信号量,errno==EINTR屏蔽其他信号事件引起的等待中断
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                        return rv;   
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                                             
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }
                                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
bool push_back( const T &item, int mswait = -1 )     
Linux信号量编程实例 _职场_58        
//等待mswait毫秒直到将item插入队列,mswait为-1则一直等待                                                   
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                if-1 == sem_wait_i( &m_enques, mswait ))   
Linux信号量编程实例 _信号量_61                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return false;                        
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }

Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17                  
//AUTO_GUARD:定界加锁,见Linux多线程及临界区编程例解的tmutex.h文件定义。                             
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock );
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
try                                          
Linux信号量编程实例 _信号量_69                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        m_data.push_back( item );            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        cout 
<< "push " << item << endl;     
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        sem_post( 
&m_deques );               
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return true;                         
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
catch(...)                                   
Linux信号量编程实例 _休闲_77                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return false;                        
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }
        
Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17      
bool pop_front( T &item, bool bpop = trueint mswait = -1 )      
Linux信号量编程实例 _Linux_84        
//等待mswait毫秒直到从队列取出元素,mswait为-1则一直等待                                                     
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                if-1 == sem_wait_i( &m_deques, mswait ) )  
Linux信号量编程实例 _Linux_87                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return false;                        
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
           
Linux信号量编程实例 _信号量_17                 
//AUTO_GUARD:定界加锁,见Linux多线程及临界区编程例解的tmutex.h文件定义。                   
Linux信号量编程实例 _信号量_17
                AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock );         
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
try                                          
Linux信号量编程实例 _休闲_94                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        item 
= m_data.front();               
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
if( bpop )                           
Linux信号量编程实例 _休闲_98                        
{                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                m_data.pop_front();          
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                cout 
<< "pop " << item << endl;
Linux信号量编程实例 _信号量_23                        }
                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                                             
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        sem_post( 
&m_enques );               
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return true;                         
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
catch(...)                                   
Linux信号量编程实例 _信号量_108                
{                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        
return false;                        
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }
                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }
                                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17        inline size_t size()                                 
Linux信号量编程实例 _职场_114        
{                                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
return m_data.size();                        
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }
     
Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17
private:                                                     
Linux信号量编程实例 _信号量_17        MUTEX_TYPE m_lock;                                   
Linux信号量编程实例 _信号量_17        deque
<T> m_data;                                     
Linux信号量编程实例 _信号量_17        size_t m_MaxSize;                                    
Linux信号量编程实例 _信号量_17        sem_t m_enques;                                      
Linux信号量编程实例 _信号量_17        sem_t m_deques;                                      
Linux信号量编程实例 _信号量_125}
;                                                           
Linux信号量编程实例 _编程实例                                                              
Linux信号量编程实例 _编程实例
#endif                         
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
//--------------------------msgdequeue.h结束-------------------------------------
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
//--------------------------test.cpp开始-------------------------------------
Linux信号量编程实例 _编程实例
//主程序文件
Linux信号量编程实例 _编程实例

Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
"msgdequeue.h"
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<pthread.h>
Linux信号量编程实例 _编程实例 #include 
<iostream>
Linux信号量编程实例 _编程实例
using namespace std;
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例 CMessageDequeue
<int> qq(5);
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
void *get_thread(void *parg);
Linux信号量编程实例 _编程实例
void *put_thread(void *parg);
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
void *get_thread(void *parg)
Linux信号量编程实例 _信号量_145
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
while(true)
Linux信号量编程实例 _休闲_148        
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
int a = -1;
Linux信号量编程实例 _信号量_17                
if!qq.pop_front( a,true1000 ) )
Linux信号量编程实例 _职场_152                
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                        cout 
<< "pop failed. size=" << qq.size() << endl;
Linux信号量编程实例 _信号量_23                }

Linux信号量编程实例 _信号量_23        }

Linux信号量编程实例 _信号量_17        
return NULL;
Linux信号量编程实例 _信号量_125}

Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
void *put_thread(void *parg)
Linux信号量编程实例 _休闲_161
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
for(int i=1; i<=30; i++)
Linux信号量编程实例 _信号量_164        
{
Linux信号量编程实例 _信号量_17                qq.push_back( i, 
-1 );
Linux信号量编程实例 _信号量_23        }

Linux信号量编程实例 _信号量_17
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
return NULL;                                         
Linux信号量编程实例 _信号量_125}
                                                            
Linux信号量编程实例 _编程实例                                                              
Linux信号量编程实例 _编程实例
int main()                                                   
Linux信号量编程实例 _休闲_173
{                                                          
Linux信号量编程实例 _信号量_17        pthread_t pget,pput;                                 
Linux信号量编程实例 _信号量_17        pthread_create( 
&pget,NULL,get_thread,NULL);         
Linux信号量编程实例 _信号量_17        pthread_create( 
&pput, NULL, put_thread,NULL);       
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                                             
Linux信号量编程实例 _信号量_17        pthread_join( pget,NULL );                           
Linux信号量编程实例 _信号量_17        pthread_join( pput,NULL );                           
Linux信号量编程实例 _信号量_17                                                             
Linux信号量编程实例 _信号量_17        
return 0;                                            
Linux信号量编程实例 _信号量_125}
      
Linux信号量编程实例 _编程实例
Linux信号量编程实例 _编程实例
//--------------------------test.cpp结束-------------------------------------

    编译程序:g++ msgdequeue.h test.cpp -lpthread -lrt -o test
    -lpthread链接pthread库。-ltr链接clock_gettime函数相关库。

    编译后生成可执行文件test。输入./test执行程序。

    线程get_thread每隔1000毫秒从队列取元素,线程put_thread将30个元素依次入队。两个线程模拟两条入队和出队的流水线。因我们在 CMessageDequeue<int> qq(5)处定义了队列最多可容纳5个元素,入队线程每入队到队列元素满5个后需阻塞等待出队线程将队列元素出队才能继续。测试时可调整队列可容纳最大元素个数来观察运行效果。