Основы программирования в Linux

Мэтью Нейл

Следующая пара функций управляет значением семафора и объявляется следующим образом.

#include <semaphore.h>

int sem_wait(sem_t* sem);

int sem_post(sem_t* sem);

Обе они принимают указатель на объект-семафор, инициализированный вызовом

sem_init

.

Функция

sem_post

атомарно увеличивает значение семафора на 1. Атомарно в данном случае означает, что если два потока одновременно пытаются увеличить значение единственного семафора на 1, они

не мешают друг другу, как в случае двух программ, которые читают, увеличивают и записывают значение в файл в одно и то же время. Если обе программы пытаются увеличить значение на 1, семафор всегда будет корректно увеличивать значение на 2.

Функция

sem_wait

атомарно уменьшает значение семафора на единицу, но всегда ждет до тех пор, пока сначала счетчик семафора не получит ненулевое значение. Таким образом, если вы вызываете

sem_wait

для семафора со значением 2, поток продолжит выполнение, а семафор будет уменьшен до 1. Если

sem_wait

вызывается для семафора со значением 0, функция будет ждать до тех пор, пока какой-нибудь другой поток не увеличит значение, и оно станет ненулевым. Если оба потока ждут в функции

sem_wait

, чтобы один и тот же семафор стал ненулевым, и он увеличивается когда-нибудь третьим потоком, только один из двух ждущих потоков получит возможность уменьшить семафор и продолжиться; другой поток так и останется ждущим. Эта атомарная способность "проверить и установить" в одной функции и делает семафор столь ценным.

Примечание

Есть и другая функция семафора

sem_trywait

— это неблокирующий партнер

sem_wait

. Мы не будем ее обсуждать в книге в дальнейшем, дополнительную информацию см. в интерактивном справочном руководстве.

Последняя функция семафоров —

sem_destroy

. Она очищает семафор, когда вы закончили работу с ним, и объявляется следующим образом:

#include <semaphore.h>

int sem_destroy(gem_t* sem);

И снова эта функция принимает указатель на семафор и очищает любые ресурсы, которые у него могли быть. Если вы попытаетесь уничтожить семафор, которого дожидается какой-либо поток, то получите ошибку.

Как и большинство других, функций, все перечисленные функции возвращают 0 в случае успешного завершения.

А теперь выполните упражнение 12.3.

Упражнение 12.3. Семафор потока

Текст этой программы thread3.c также основан на тексте программы thread1.c. Поскольку изменения значительны, мы приводим новый вариант полностью.

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <pthread.h>

#include <semaphore.h>

void *thread_function(void *arg);

sem_t bin_sem;

#define WORK_SIZE 1024

char work_area[WORK_SIZE];

int main {

 int res;

 pthread_t a_thread;

 void *thread result;

 res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);

 if (res != 0) {

perror("Semaphore initialization failed");

exit(EXIT_FAILURE);

 }

 res = pthread_create(&a_thread, NULL, thread_function, NULL);

 if (res != 0) {

perror("Thread creation failed");

exit(EXIT_FAILURE);

 }

 printf("Input some text. Enter 'end' to finish\n");

 while (strncmp("end", work_area, 3) != 0) {

fgets(work_area, WORK_SIZE, stdin);

sem_post(&bin_sem);

 }

 printf("\nWaiting for thread to finish...\n");

 res = pthread_join(a_thread, &thread_result);

 if (res != 0) {

perror("Thread join failed");

exit(EXIT_FAILURE);

 }

 printf("Thread joined\n");

 sem_destroy(&bin_sem);

 exit(EXIT_SUCCESS);

}

void *thread function(void *arg) { sem_wait(&bin_sem);

 while(strncmp("end", work area, 3) != 0) {

printf("You input %d characters\n", strlen(work_area)-1);

sem_wait(&bin_sem);

 }

 pthread_exit(NULL);

}

Первое

важное изменение — включение файла semaphore.h для обеспечения доступа к функциям семафоров. Далее вы объявляете семафор и несколько переменных и инициализируете семафор перед тем, как создать новый поток.

sem_t bin_sem;

#define WORK_SIZE 1024

char work_area[WORK_SIZE];

int main {

 int res;

 pthread_t a_thread;

 void *thread_result;

 res = sem_init(&bin_sem, 0, 0);

 if (res != 0) {

perror("Semaphore initialization failed");

exit(EXIT_FAILURE);

 }

Обратите внимание на то, что начальное значение семафора равно 0.

В функции

main

, после того как вы запустили новый поток, вы читаете некоторый текст с клавиатуры, загружаете вашу рабочую область и затем наращиваете счетчик семафора с помощью

sem_post

: