使用信号量实现barrier

可以使用信号量来实现一个 barrier，使得多个线程在特定的时刻汇合并进行下一步操作。下面是一个简单的示例代码：

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

#define N_THREADS 5

sem_t mutex, barrier;

void *thread_func(void *arg) {
    int id = *(int *)arg;
    printf("Thread %d is ready.\n", id);
    sem_wait(&mutex);
    sem_post(&mutex);
    if(sem_post(&barrier) == N_THREADS - 1) {
        // All threads have reached the barrier.
        printf("All threads have reached the barrier.\n");
        sem_post(&barrier);
    }
    sem_wait(&barrier);
    sem_post(&barrier);
    printf("Thread %d is done.\n", id);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t threads[N_THREADS];
    int thread_ids[N_THREADS];

    sem_init(&mutex, 0, 1);
    sem_init(&barrier, 0, 0);

    for(int i = 0; i < N_THREADS; i++) {
        thread_ids[i] = i;
        pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, &thread_ids[i]);
    }

    for(int i = 0; i < N_THREADS; i++) {
        pthread_join(threads[i], NULL);
    }

    sem_destroy(&mutex);
    sem_destroy(&barrier);

    return 0;
}

在这个代码中，我们定义了两个信号量 `mutex` 和 `barrier`。`mutex` 用来保护 `barrier` 的计数器，防止多个线程同时修改它。`barrier` 的初始值为 0，表示没有线程到达 barrier。每个线程会先调用 `sem_wait(&mutex)` 来获取 `mutex` 的锁，然后立即释放锁，以允许其他线程获取锁。然后它会调用 `sem_post(&barrier)` 来增加 `barrier` 的计数器。如果计数器的值等于 `N_THREADS - 1`，表示所有线程都已到达 barrier，此时会输出 "All threads have reached the barrier."。然后它会调用 `sem_wait(&barrier)` 来等待其他线程到达 barrier，最后再调用 `sem_post(&barrier)` 来释放其他线程。这样，每个线程都会等待所有线程到达 barrier，然后再执行后面的操作，从而实现了 barrier。