Linux C语言：使用信号灯实现线程同步——共享变量a的pv操作

在Linux系统中，本文档探讨了如何使用C语言实现两个线程之间的同步，特别关注于共享变量和信号灯的使用。实验内容的核心是两个线程共享变量a，其中一个线程负责增加变量值（加一），另一个线程负责输出变量的当前值。为了确保线程安全，这里采用了信号灯（Semaphore，简写为sem）和p/v操作（post和wait）来协调两个线程的操作。 首先，我们定义了一个名为`sharemem.h`的头文件，其中包含了创建、删除信号灯以及共享内存的相关操作。在这个头文件中，我们看到对`ftok`函数的调用，它用于生成一个消息队列键（msgkey），这对于后续的信号灯操作至关重要。`IPC_CREAT`标志用于在创建信号灯集合时允许其不存在的情况，而`0666`是权限设置，允许所有用户读写。 `createsem`函数用于创建信号灯集，传入参数包括路径名、项目ID、成员数和初始值。它首先尝试创建一个消息队列键，然后使用`semget`函数创建信号灯集。如果创建成功，会为每个信号灯赋初值。失败时，函数会返回错误代码。 `opensem`函数则用于打开已经存在的信号灯集，这通常是在多个线程间共享信号灯时的初始化步骤。 信号灯操作的关键在于`semctl`函数，通过`semopts.val`来执行p（post）或v（wait）操作。当线程A负责加一操作时，它会先增加共享变量a的值，然后调用p操作来通知等待的线程B可以继续执行。线程B在检测到信号后，知道变量a已经被更新，于是执行输出操作。 为了确保互斥访问共享变量，线程之间必须使用信号灯来控制何时访问。在C语言中，使用`sem_wait`函数进行信号等待，直到信号灯变为可用（即其他线程执行了p操作）。而`sem_post`函数则是用来释放信号灯，使其他等待线程可以继续执行。 整个过程中，关键在于理解信号灯的原理，即信号灯作为一种锁机制，允许线程按照特定顺序访问共享资源，从而避免数据竞争和死锁问题。通过这种方式，本文档展示了在多线程环境下，如何使用C语言和Linux提供的系统调用实现两个线程间的有效同步。这对于理解和掌握并发编程在Linux平台上的实践具有重要意义。