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Linux信號量編程實例

本例示范Linux信號量的基本用法。該范例使用了兩個線程分別對一個公用隊列進行入隊和出隊操作,並用信號量進行控制,當隊列空時出隊操作可以被阻塞,當隊列滿時入隊操作可以被阻塞。

    主要用到的信號量函數有:

    sem_init:初始化信號量sem_t,初始化的時候可以指定信號量的初始值,以及是否可以在多進程間共享。

    sem_wait:一直阻塞等待直到信號量>0。

    sem_timedwait:阻塞等待若干時間直到信號量>0。

    sem_post:使信號量加1。

    sem_destroy:釋放信號量。和sem_init對應。

    關於各函數的具體參數請用man查看。如man sem_init可查看該函數的幫助。

    下面看具體的代碼:

    //--------------------------msgdequeue.h開始-------------------------------------

    //實現可控隊列

    #ifndef MSGDEQUEUE_H

    #define MSGDEQUEUE_H

    #include "tmutex.h"

    #include <iostream>

    #include <errno.h> #include <time.h> #include <semaphore.h>

    #include <deque>

    using namespace std;

    template<typename T,typename MUTEX_TYPE = ThreadMutex>

    class CMessageDequeue

    {

    public:

    CMessageDequeue(size_t MaxSize) : m_MaxSize( MaxSize )

    ...{ sem_init( &m_enques,0, m_MaxSize ); //入隊信號量初始化為MaxSize,最多可容納MaxSize各元素sem_init( &m_deques,0,0 ); //隊列剛開始為空,出隊信號量初始為0

    }

    ~CMessageDequeue()

    ...{

    sem_destroy(&m_enques);

    sem_destroy(&m_deques);

    }

    int sem_wait_i( sem_t *psem, int mswait ) ...{//等待信號量變成>0,mswait為等待時間,若mswait<0則無窮等待,否則等待若干mswait毫秒。

    if( mswait < 0 )

    ...{

    int rv = 0;

    while( ((rv = sem_wait(psem) ) != 0 ) && (errno == EINTR ) );    //等待信號量,errno==EINTR屏蔽其他信號事件引起的等待中斷

    return rv;

    }

    else

    ...{

    timespec ts;

    clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts );    //獲取當前時間ts.tv_sec += (mswait / 1000 );        //加上等待時間的秒數ts.tv_nsec += ( mswait % 1000 ) * 1000; //加上等待時間納秒數

    int rv = 0;

    while( ((rv=sem_timedwait( psem, &ts ))!=0) && (errno == EINTR) );   //等待信號量,errno==EINTR屏蔽其他信號事件引起的等待中斷

    return rv;

    }

    }

    bool push_back( const T &item, int mswait = -1 ) ...{ //等待mswait毫秒直到將item插入隊列,mswait為-1則一直等待if( -1

== sem_wait_i( &m_enques, mswait )) ...{

    return false;

    }

    //AUTO_GUARD:定界加鎖,見Linux多線程及臨界區編程例解的tmutex.h文件定義。

    AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock );

    try

    ...{ m_data.push_back( item );

    cout << "push " << item << endl;

    sem_post( &m_deques );

    return true;

    }

    catch(...) ...{

    return false;

    }

    }

    bool pop_front( T &item, bool bpop = true, int mswait = -1 ) ...{ //等待mswait毫秒直到從隊列取出元素,mswait為-1則一直等待if( -1 == sem_wait_i( &m_deques, mswait ) ) ...{

    return false;

    }

    //AUTO_GUARD:定界加鎖,見Linux多線程及臨界區編程例解的tmutex.h文件定義。

    AUTO_GUARD( g, MUTEX_TYPE, m_lock );

    try

    ...{ item = m_data.front();

    if( bpop )

    ...{ m_data.pop_front();

    cout << "pop " << item << endl;

    }

    sem_post( &m_enques );

    return true;

    }

    catch(...) ...{

    return false;

    }

    }

    inline size_t size()

    ...{ return m_data.size();

    }

    private:

    MUTEX_TYPE m_lock;

    deque<T> m_data;

    size_t m_MaxSize;

    sem_t m_enques;

    sem_t m_deques;

    };

 #endif

    //--------------------------msgdequeue.h結束-------------------------------------

    //--------------------------test.cpp開始-------------------------------------

    //主程序文件

    #include "msgdequeue.h" #include <pthread.h>

    #include <iostream>

    using namespace std;

    CMessageDequeue<int> qq(5);

    void *get_thread(void *parg);

    void *put_thread(void *parg);

    void *get_thread(void *parg)

    {

    while(true)

    ...{

    int a = -1;

    if( !qq.pop_front( a,true, 1000 ) ) ...{ cout << "pop failed. size=" << qq.size() <<

endl;

    }

    }

    return NULL;

    }

    void *put_thread(void *parg)

    {

    for(int i=1; i<=30; i++)

    ...{ qq.push_back( i, -1 );

    }

    return NULL;

    }

    int main()

    {

    pthread_t pget,pput; pthread_create( &pget,NULL,get_thread,NULL);

    pthread_create( &pput, NULL, put_thread,NULL);

    pthread_join( pget,NULL ); pthread_join( pput,NULL );

    return 0;

    }

    //--------------------------test.cpp結束-------------------------------------............編譯程序:g++ msgdequeue.h test.cpp -lpthread -lrt -o test -lpthread鏈接pthread庫。-ltr鏈接clock_gettime函數相關庫。

    編譯後生成可執行文件test。輸入./test執行程序。

    線程get_thread每隔1000毫秒從隊列取元素,線程put_thread將30個元素依次入隊。兩個線程模擬兩條入隊和出隊的流水線。因我們在 CMessageDequeue<int> qq(5)處定義了隊列最多可容納5個元素,入隊線程每入隊到隊列元素滿5個後需阻塞等待出隊線程將隊列元素出隊才能繼續。測試時可調整隊列可容納最大元素個數來觀察運行效果。

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