在Linux系统中实现用多线程和信号量实现＂读者写者＂模型，具体每一步怎么操作详细解答

在Linux系统中，使用多线程和信号量实现"读者写者"模型是一种常见的并发控制机制，用于管理共享资源并发访问的问题。以下是详细的步骤：

1. **创建共享资源**: 首先，定义一个全局变量作为共享数据，并使用`sem_t`结构体从头文件`semaphore.h`引入信号量。

#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

int shared_data = 0;
sem_t mutex; // 互斥锁
sem_t readers_count; // 记录读取者的计数
sem_t writers_count; // 记录写入者的计数

2. **初始化信号量**: 初始化互斥锁和计数器为初始值。

sem_init(&mutex, 0, 1); // 一个锁的初始值为1
sem_init(&readers_count, 0, 0);
sem_init(&writers_count, 0, 1);

3. **读操作函数**: 使用`sem_wait(&mutex)`获取互斥锁，检查是否有其他写者，然后减小读者计数并读取数据，最后释放互斥锁。

void *reader(void *arg) {
    sem_wait(&mutex);
    if (shared_data != 0) {
        readers_count--;
        // 读取数据...
        // 然后将数据加回（如果是原子操作）
        atomic_add(&shared_data, -1);
        readers_count++;
    }
    sem_post(&mutex);
    return NULL;
}

4. **写操作函数**: 类似于读者，获取互斥锁、检查读者数（零表示无冲突），执行写操作，增加数据，最后唤醒等待的读者。

void *writer(void *arg) {
    sem_wait(&mutex);
    while (readers_count > 0) {
        sem_wait(&readers_count); // 等待所有读者退出
    }
    writers_count--; // 开始写入，计数器减一
    // 写入数据...
    writers_count++; // 结束写入，恢复计数
    sem_post(&mutex);
    sem_post(&readers_count); // 唤醒一个等待的读者
    return NULL;
}

5. **启动线程**: 分别为读者和写者创建线程，并传入它们各自的回调函数。

6. **终止**: 在应用程序结束时，记得关闭信号量，如`sem_destroy(&mutex)`等。

**相关问题--**
1. 在这个模型中，为什么要用到互斥锁而不是简单地对全局变量加锁？
2. 如果有多个并发写操作，为什么需要限制同时只有一个写者进入临界区？
3. 如何处理并发读者读取完数据后忘记唤醒阻塞的写者的情况？