1. 信号量

（1）概念

信号量是非负整数计数器，表示当前可使用的公共资源的个数；主要用于进程或线程的同步或互斥。

信号量 > 0，则可访问公共资源，信号量；信号量 < 0，则阻塞。

（2）PV操作

对信号量的操作。P是信号量+1，V使信号量-1.

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2. 信号量相关函数

（1）信号量的初始化、销毁

#include<semaphore.h>

int sem_init(sem_t* sem, int pshared, unsigned int value);
/*
功能：
    用value初始化信号量sem的初始值
参数：
    sem：信号量地址
    pshared：
        0：信号量在线程间共享；
        非0：信号量中进程间共享；
    value：信号量的初始值
返回值：
    成功：0
    失败：-1   
*/

int sem_destroy(sem_t* sem);
/*
功能：
    销毁信号量sem
参数：
    sem：信号量地址
返回值：
    成功：0
    失败：-1
*/

（2）信号量P操作（-1）

#include<semaphore.h>

int sem_wait(sem_t* sem);
/*
功能：
    将信号量sem减1。若信号量 = 0，则阻塞，直至信号量 > 0，进行减1操作。
参数：
    sem：信号量地址。
返回值：
    成功：0
    失败：-1
*/

int sem_trywait(sem_t* sem);
/*
功能：
    以非阻塞方式对信号量减1操作。
返回值：
    若信号量 > 0, 则减1，并返回0；
    若信号量 = 0，则直接返回-1，并将errno设置为EAGAIN
*/

int sem_timedwait(sem_t* sem,  const struct timespec* abs_timeout);
/*
功能：
    限时abs_timeout对信号量减1操作。
返回值：
    abs_timeout内信号量 > 0，则减1，并返回0。
    超时则返回-1，并将errno设置为ETIMEDOUT。
*/

（3）信号量V操作（+1）

#include<semaphore.h>

int sem_post(sem_t* sem);
/*
功能：
    将信号量+1，并唤醒等待的线程。
参数：
    sem：信号量地址。
返回值：
    成功：0
    失败：-1
*/

 （4）获取信号量的值

#include<semaphore.h>

int sem_getvalue(sem_t* sem, int* sval);
/*
功能：
    获取信号量sem的值，保存在sval中。
参数：
    sem：信号量地址；
    sval：保存信号量值的地址；
返回值：
    成功：0
    失败：-1
*/

---

3. 信号量用于互斥

将之前的打印机程序由互斥锁控制访问改为信号量控制访问。

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
#include<semaphore.h>

sem_t sem;

void printer(char* str) {
    while (*str != '\0') {
        putchar(*str);
        fflush(stdout); // 刷新输出缓冲区
        str++;
        usleep(1000);
    }
    putchar('\n');
}

void* task1(void* arg) {
    char* str = (char*)arg;
    sem_wait(&sem);  // 使用打印机前P操作
    printer(str);
    sem_post(&sem);  // 使用打印机后V操作
    return NULL;
}

void* task2(void* arg) {
    char* str = (char*)arg;
    sem_wait(&sem);  // 使用打印机前P操作
    printer(str);
    sem_post(&sem);  // 使用打印机后V操作
    return NULL;
}

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

    pthread_t tid1, tid2;

    char* str1 = "Hello";
    char* str2 = "World";

    sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量

    pthread_create(&tid1, NULL, task1, (void*)str1);
    pthread_create(&tid2, NULL, task2, (void*)str2);

    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    sem_destroy(&sem);  // 销毁信号量

    return 0;
}

运行结果：