Linux信号量：sem_t详解与应用208

在Linux系统编程中，进程间的同步与互斥至关重要，而信号量（Semaphore）作为一种经典的进程间通信机制，扮演着关键角色。本文将深入探讨Linux中的`sem_t`信号量，讲解其使用方法、应用场景以及需要注意的细节，帮助读者更好地理解和运用这一重要的编程工具。

`sem_t`是POSIX标准定义的信号量类型，它提供了一种原子操作的计数器，用于控制对共享资源的访问。信号量的值表示可用的资源数量。当信号量的值为正数时，表示有可用资源，进程可以访问共享资源；当信号量的值为0时，表示没有可用资源，进程必须等待；当信号量的值为负数时，表示有等待资源的进程数量。

与其他进程间通信机制相比，`sem_t`具有以下优势：
原子性：信号量的操作是原子性的，保证了操作的完整性和一致性，避免了竞争条件。
简洁高效：`sem_t`的API简洁易用，实现高效的进程同步。
可移植性：遵循POSIX标准，具有良好的可移植性。

使用`sem_t`需要包含头文件``，并使用以下几个关键函数：
`sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value)`: 初始化信号量。

`sem`: 指向信号量的指针。
`pshared`: 指定信号量是进程内共享(0)还是进程间共享(1)。进程间共享需要考虑一些系统调用，例如ftok等，来保证进程间共享同一块内存。
`value`: 信号量的初始值。

`sem_wait(sem_t *sem)`: 等待信号量。如果信号量的值为0，则阻塞当前进程直到信号量值大于0，然后将信号量值减1。相当于P操作。
`sem_post(sem_t *sem)`: 释放信号量。将信号量值加1。相当于V操作。
`sem_destroy(sem_t *sem)`: 销毁信号量，释放资源。在使用完毕后，必须调用此函数来释放信号量占用的资源，避免内存泄漏。
`sem_getvalue(sem_t *sem, int *val)`: 获取信号量的当前值。这个函数获取当前信号量的值，并不保证原子性。仅用于调试或监控目的。

下面是一个简单的例子，演示了如何使用`sem_t`实现两个线程间的互斥访问共享资源：```c
#include
#include
#include
sem_t sem;
int shared_resource = 0;
void *thread_function(void *arg) {
int i;
for (i = 0; i < 5; i++) {
sem_wait(&sem); // 等待信号量
shared_resource++;
printf("Thread %ld: shared_resource = %d", (long)arg, shared_resource);
sem_post(&sem); // 释放信号量
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量，初始值为1，进程内共享
pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, (void *)1);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, (void *)2);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
sem_destroy(&sem); // 销毁信号量
return 0;
}
```