Читаем Основы программирования в Linux полностью

Имена функций семафоров начинаются не с префикса pthread_, как большинство функций, относящихся к потокам, а с sem_. Для работы с потоками применяют четыре базовые функций семафоров. Они все очень просты.

Семафор создается с помощью функции sem_init, которая объявляется следующим образом.

#include

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

Эта функция инициализирует объект-семафор, на который указывает параметр sem, задает вариант его совместного использования (который мы обсудим через минуту) и присваивает ему начальное целочисленное значение. Параметр pshared управляет типом семафора. Если pshared равен 0, семафор локален по отношению к текущему процессу. В противном случае семафор может быть совместно использован разными процессами. Нас сейчас интересуют семафоры, которые не используются совместно разными процессами. Во время написания книги ОС Linux не поддерживала такое совместное использование и передача ненулевого значения параметру pshared приводила к аварийному завершению вызова.

Следующая пара функций управляет значением семафора и объявляется следующим образом.

#include

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.

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

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

#include

#include

#include

#include

#include

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);

 }