C++信号量如何控制资源访问 - 问答

在C++中，信号量（semaphore）是一种用于控制多个进程或线程对共享资源访问的同步原语

包含头文件：首先，需要包含<semaphore.h>头文件以使用信号量功能。

#include <semaphore.h>

初始化信号量：在程序中创建一个信号量对象，并设置其初始值。这个值表示可以同时访问共享资源的线程数。

sem_t sem;
sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量，初始值为1

这里，sem_init函数的第一个参数是一个指向信号量对象的指针，第二个参数是信号量的共享属性（0表示共享，1表示独占），第三个参数是信号量的初始值。

访问共享资源：在访问共享资源之前，线程需要等待信号量变为可用状态。可以使用sem_wait或sem_trywait函数实现。

sem_wait(&sem); // 等待信号量变为可用状态
// 访问共享资源

如果信号量的值为0，sem_wait函数会阻塞线程，直到信号量变为可用状态。sem_trywait函数则尝试立即获取信号量，如果信号量不可用，它会立即返回一个错误代码，而不是阻塞线程。

释放信号量：在访问完共享资源后，线程需要释放信号量，以便其他等待的线程可以获取信号量并访问共享资源。可以使用sem_post函数实现。

// 访问完共享资源后
sem_post(&sem); // 释放信号量

sem_post函数会将信号量的值加1，表示一个资源已经被释放。

销毁信号量：当所有线程都完成对共享资源的访问后，需要销毁信号量对象。可以使用sem_destroy函数实现。

sem_destroy(&sem); // 销毁信号量对象

这是一个简单的C++信号量示例，用于控制对共享资源的访问：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <semaphore.h>

std::mutex mtx;
sem_t sem;
int shared_resource = 0;

void thread_func(int id) {
    sem_wait(&sem); // 等待信号量变为可用状态

    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    std::cout << "Thread " << id << " is accessing the shared resource." << std::endl;
    shared_resource++;
    lock.unlock();

    // 模拟访问共享资源的时间
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));

    lock.lock();
    std::cout << "Thread " << id << " has finished accessing the shared resource." << std::endl;
    shared_resource--;
    lock.unlock();

    sem_post(&sem); // 释放信号量
}

int main() {
    const int num_threads = 5;
    std::thread threads[num_threads];

    sem_init(&sem, 0, 1); // 初始化信号量，初始值为1

    for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
        threads[i] = std::thread(thread_func, i);
    }

    for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
        threads[i].join();
    }

    sem_destroy(&sem); // 销毁信号量对象

    return 0;
}

在这个示例中，我们创建了一个信号量来控制对共享资源shared_resource的访问。信号量的初始值为1，表示同一时间只有一个线程可以访问共享资源。其他线程需要等待信号量变为可用状态才能访问共享资源。

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