首先，祝大家冬至快乐！今天，介绍下信号量，也属于线程同步的一种方式。文字比较多，不好理解，但是一看代码你就懂了。

看懂这次的代码还需要之前的知识~ 补课链接：

信号量 Semaphore

定义：

有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施，是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。

目的：

类似计数器，常用在多线程同步任务上，信号量可以在当前线程某个任务完成后，通知别的线程，再进行别的任务。

分类:

  • 二值信号量： 信号量的值只有 0 和 1，这和互斥量很类似，若资源被锁住，信号量的值为 0，若资源可用，则信号量的值为 1；
  • 计数信号量： 信号量的值在 0 到一个大于 1 的限制值之间，该计数表示可用的资源的个数。

信号量在创建时需要设置一个初始值，表示同时可以有几个任务可以访问该信号量保护的共享资源，初始值为 1 就变成互斥锁 Mutex，即同时只能有一个任务可以访问信号量保护的共享资源

函数使用：

首先需要 include 这个库，没啥好说的，除非你自己实现内部函数。和互斥锁一样，也是四大金刚。

sem_init

简述：创建信号量

第一个参数：指向的信号对象

第二个参数：控制信号量的类型，如果其值为 0，就表示信号量是当前进程的局部信号量，否则信号量就可以在多个进程间共享

第三个参数：信号量 sem 的初始值

返回值：success 为 0，failure 为 - 1

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

sem_post

简述：信号量的值加 1

第一个参数：信号量对象

返回值：success 为 0，failure 为 - 1

  1. int sem_post(sem_t *sem);

sem_wait

简述：信号量的值加 - 1

第一个参数：信号量对象

返回值：success 为 0，failure 为 - 1

  1. int sem_wait(sem_t *sem);

sem_destroy

简述：用完记得销毁哦~

第一个参数：信号量对象

返回值：success 为 0，failure 为 - 1

  1. int sem_destroy(sem_t *sem);

举例

说明：你可以进行三个下载任务，但是最多选择同时执行二个（创建两个线程）。直接看 main 函数即可，信号量的逻辑都在里面，在实际代码中最好，所有的线程和信号量的创建、释放都要进行校验，这里为了方便阅读，减少代码行数，就不进行校验了。

  1. #include <stdio.h>
  2. #include <pthread.h>
  3. #include <semaphore.h>
  4. #include <windows.h>
  6. #define MAXNUM 2
  7. sem_t semDownload;
  8. pthread_t a_thread, b_thread, c_thread;
  9. int g_phreadNum = 1;
  11. void InputInfo(void)
  12. {
  13.     printf("****************************************\n");
  14.     printf("*** which task you want to download? ***\n");
  15.     printf("*** you can enter [1-3],[0] is done  ***\n");
  16.     printf("****************************************\n");
  17. }
  18. void *func1(void *arg)
  19. {
  20.     //等待信号量的值>0
  21.     sem_wait(&semDownload);
  22.     printf("==============  Downloading Task 1  ============== \n");
  23.     Sleep(5000);
  24.     printf("==============    Finished Task 1   ============== \n");
  25.     g_phreadNum--;
  26.     //等待线程结束 
  27.     pthread_join(a_thread, NULL);
  28. }
  30. void *func2(void *arg)
  31. {
  32.     sem_wait(&semDownload);
  33.     printf("==============  Downloading Task 2  ============== \n");
  34.     Sleep(3000);
  35.     printf("==============    Finished Task 2   ============== \n");
  36.     g_phreadNum--;
  37.     pthread_join(b_thread, NULL);
  38. }
  40. void *func3(void *arg)
  41. {
  42.     sem_wait(&semDownload);
  43.     printf("==============  Downloading Task 3  ============== \n");
  44.     Sleep(1000);
  45.     printf("==============    Finished Task 3   ============== \n");
  46.     g_phreadNum--;
  47.     pthread_join(c_thread, NULL);
  48. }
  50. int main()
  51. {
  52.     int taskNum;
  53.     InputInfo();
  55.     while (scanf("%d", &taskNum) != EOF) {
  56.         //输入0,判断是否正常退出
  57.         if (taskNum == 0 && g_phreadNum <= 1) {
  58.             break;
  59.         }
  60.         if (taskNum == 0){
  61.             printf("Can not quit, casue count of threads is [%d]\n", g_phreadNum - 1);
  62.         }
  63.                 //初始化信号量
  64.         sem_init(&semDownload, 0, 0);
  65.         printf("your choose Downloading Task [%d]\n", taskNum);
  66.         //线程数超过2个则不下载
  67.         if (g_phreadNum > MAXNUM) {
  68.             printf("!!! You've reached a limit on the number of threads !!!\n");
  69.             continue;
  70.         }
  71.         //用户选择下载Task
  72.         switch (taskNum)
  73.         {
  74.         case 1:
  75.             //创建线程1
  76.             pthread_create(&a_thread, NULL, func1, NULL);
  77.             //信号量+1，进而触发fun1的任务
  78.             sem_post(&semDownload);
  79.             //总线程数+1
  80.             g_phreadNum++;
  81.             break;
  82.         case 2:
  83.             pthread_create(&b_thread, NULL, func2, NULL);
  84.             sem_post(&semDownload);
  85.             g_phreadNum++;
  86.             break;
  87.         case 3:
  88.             pthread_create(&c_thread, NULL, func3, NULL);
  89.             sem_post(&semDownload);
  90.             g_phreadNum++;
  91.             break;
  92.         default:
  93.             printf("!!! eroor task [%d]  !!!\n", taskNum);
  94.             break;
  95.         }
  97.     }
  99.     //销毁信号量
  100.     sem_destroy(&semDownload);
  101.     return 0;
  102. }

输出：

红色箭头指的是你的输入

C语言多线程编程(三)——信号量 - 知乎 - 图1

如果你是初学者，你可能会有这样的

疑问： 为啥不直接把 “下载任务” 放在 switch-case 内，而要搞个信号量这么麻烦呢?

我给你的答案是： 你自己实现一次，就把函数里的内容剪切到 case 里，然后，运行下代码就知道为啥了。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/98717838