1、信号量定义

信号量的取值可以是任何自然数，可用于实现多线程和多进程之间的临界资源访问安全和合理性，最常用的，最简单的信号量是二进制信号量，只有0和1两个值；
信号量只能取自然数值并且只支持两种操作：等待§和信号(V).假设有信号量SV，对其的P、V操作如下：

P，如果SV的值大于0，则将其减一；若SV的值为0，则挂起执行

V，如果有其他进行因为等待SV而挂起，则唤醒；若没有，则将SV值加一

资源计数>0；表示操作可行，可以对临界资源进行访问；直接返回，且资源计数-1；
资源<=0；表示无资源可访问，调用阻塞函数；
若其他线程产生了一个资源则资源计数+1；唤醒等待队列上的线程；

• 1.1、信号量可分为：内核信号量和用户信号量

  内核信号量：由内核控制路径使用
  用户信号量：用户态进程使用的信号量；分为POSIX信号量和SYSTEM V信号量

• 1.2、POSIX信号量分为：有名信号量和无名信号量

  有名信号量：值保存在文件中，可用于进程和线程的安全访问；
  无名信号量：值保存在内存中；这次使用POSIX无名信号量；

2、同步定义

多线程对临界资源访问的时序合理性；
两种方式实现同步：
条件变量实现同步：等待+唤醒+等待队列 ---- 唤醒条件是需要用户自己进行判断的；且条件变量需要和互斥锁搭配使用。
信号量实现同步：因为信号量是一个计数器，可通过自身资源计数来判断对临界资源的操作的可行性。

3、互斥定义

多线程对临界资源访问的安全性；
两种方式实现互斥：
互斥锁实现互斥：通过加锁解锁操作保证同一时刻只有一个线程对临界资源进行操作；
信号量实现同步：使用0/1标记，信号量为0时，有其他线程在操作资源，阻塞；信号量为1时，可访问操作；

4、无名信号量操作

• 4.1、sem_init

  初始化无名信号量
  int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);		Link with -pthread.
  sem:指向无名信号量地址的指针
  pshared:表示信号量是在线程/进程中使用；0为线程；1为进程
  value:信号量的初始值
  

• 4.2、sem_destory

  //销毁信号量
  int sem_destroy(sem_t *sem);									//Link with -pthread.
  

• 4.3、sem_wait

  阻塞信号量														//Link with -pthread.
  int sem_wait(sem_t *sem);
  int sem_trywait(sem_t *sem);		
  int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
  sem：信号量指针
  自带判断功能：>0,信号量计数-1，立即返回；=0,阻塞
  sem_trywait:功能于sem_wait相同，但不阻塞如果不能立即返回则返回一个错误errno(EAGAIN);
  abs_timeout：一个结构体表示阻塞事件
  sem_timedwait:如果不能立即返回则调用阻塞时间量，如果时间阻塞量过期，则返回一个错误errno(ETIMEDOUT);
  

• 4.4、sem_post

  解锁信号量
  int sem_post(sem_t *sem);										//Link with -pthread.
  sem指向的信号量计数+1，如果信号量大于0，则唤醒阻塞线程
  

• 4.5、无名信号量例子

  #include <time.h>
  #include <stdio.h>
  #include <errno.h>
  #include <unistd.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <assert.h>
  #include <signal.h>
  #include <semaphore.h>
      
  sem_t sem;
      
  void *func1(void *arg)
  {
          
      sem_wait(&sem);
      int *running = (int *)arg;
      printf("thread func1 running : %d\n", *running);
      
      pthread_exit(NULL);
  }
      
  void *func2(void *arg)
  {
          
      printf("thread func2 running.\n");
      sem_post(&sem);
      
      pthread_exit(NULL);
  }
      
  int main(void)
  {
          
      int a = 3;
      sem_init(&sem, 0, 0);
      pthread_t thread_id[2];
      
      pthread_create(&thread_id[0], NULL, func1, (void *)&a);
      printf("main thread running.\n");
      sleep(10);
      pthread_create(&thread_id[1], NULL, func2, (void *)&a);
      printf("main thread still running.\n");
      pthread_join(thread_id[0], NULL);
      pthread_join(thread_id[1], NULL);
      sem_destroy(&sem);
      
      return 0;
  }
  

5、命名信号量

之所以称为命名信号量，是因为它有一个名字、一个用户ID、一个组ID和权限。这些是提供给不共享内存的那些进程使用命名信号量的接口。命名信号量的名字是一个遵守路径名构造规则的字符串。
也具备和无名信号量一样的函数

int sem_wait(sem_t *sem);
int sem_trywait(sem_t *sem);
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);
int sem_post(sem_t *sem);
int sem_getvalue(sem_t *restrict, int *restrict);

不同的是下面的创建和释放函数：

• 5.1、sem_open

  sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);
  sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,
                  mode_t mode, unsigned int value);
  参数name是一个标识信号量的字符串。参数oflag用来确定是创建信号量还是连接已有的信号量。
  
  oflag的参数可以为0，O_CREAT或O_EXCL：如果为0，表示打开一个已存在的信号量；如果为O_CREAT，表示如果信号量不存在就创建一个信号量，
  如果存在则打开被返回，此时mode和value都需要指定；如果为O_CREAT|O_EXCL，表示如果信号量存在则返回错误。
  
  mode参数用于创建信号量时指定信号量的权限位，和open函数一样，包括：S_IRUSR、S_IWUSR、S_IRGRP、S_IWGRP、S_IROTH、S_IWOTH。
  
  value表示创建信号量时，信号量的初始值。
  

• 5.2、sem_close

  该函数用于关闭命名信号量：
  int sem_close(sem_t *);
  单个程序可以用sem_close函数关闭命名信号量，但是这样做并不能将信号量从系统中删除，因为命名信号量在单个程序执行之外是具有持久性的。
  当进程调用_exit、exit、exec或从main返回时，进程打开的命名信号量同样会被关闭。
  
  

• 5.3、sem_unlink

  用于在所有进程关闭了命名信号量之后，将信号量从系统中删除：
  int sem_unlink(const char *name);
  

• 5.5、例子

  #include <time.h>
  #include <stdio.h>
  #include <errno.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <unistd.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <assert.h>
  #include <signal.h>
  #include <semaphore.h>
      
  #define SEM_NAME " /sem_name"
      
  sem_t *p_sem;
      
  void *testThread(void *ptr)
  {
          
      sem_wait(p_sem);
      sleep(2);
      pthread_exit(NULL);
  }
      
  int main(void)
  {
          
      int i = 0;
      pthread_t pid;
      int sem_val = 0;
      p_sem = sem_open(SEM_NAME, O_CREAT, 0555, 5);
      
      if(p_sem == NULL)
      {
          
          printf("sem_open %s failed!\n", SEM_NAME);
          sem_unlink(SEM_NAME);
          return -1;
      }
      
      for(i = 0; i < 7; i++)
      {
          
          pthread_create(&pid, NULL, testThread, NULL);
          sleep(1);
          // pthread_join(pid, NULL);  // not needed, or loop
          sem_getvalue(p_sem, &sem_val);
          printf("semaphore value : %d\n", sem_val);
      }
      
      sem_close(p_sem);
      sem_unlink(SEM_NAME);
      
      return 0;
  }