POSIX信号量与信号处理详解

"这篇文档主要介绍了POSIX信号处理，特别是信号量的概念和使用，包括无名信号量和命名信号量的细节。信号量是E.W.Dijkstra提出的，用于操作系统中的互斥与同步，通过控制非负整型变量S来管理资源。" 在POSIX系统中，信号处理是一个重要的进程间通信机制，它允许程序响应特定的事件，如异常、硬件中断或者用户自定义的信号。POSIX信号处理涉及到信号的发送、接收以及信号处理函数的设定。然而，本段落重点讨论的是信号量，而非传统的信号。 信号量是一种同步原语，它包含一个非负整数值S，并提供wait和signal两个原子操作。wait操作会尝试减少信号量的值，若S大于0，则减1；若S等于0，则线程会被挂起。signal操作则会增加信号量的值，若S为0且有线程因wait而挂起，那么会唤醒一个等待的线程。通过这种方式，信号量可以用来控制对共享资源的访问，防止竞态条件的发生。 在POSIX标准中，有两种类型的信号量：无名信号量和命名信号量。无名信号量常用于同一进程内的线程间同步，特别是在共享内存场景下。初始化无名信号量的函数是`sem_init()`. 这个函数接受三个参数，分别是信号量指针、共享标志以及初始值。共享标志`pshared`决定了信号量的使用范围，如果为0，则仅限于进程内的线程使用，否则其他可访问该信号量的进程也能使用。如果初始化成功，`sem_init()`返回0，失败则返回-1，并设置errno。 命名信号量则适用于跨进程的同步，它们可以通过名称来识别和访问，即使这些进程没有共享内存。命名信号量的使用通常涉及创建、打开、关闭和操作等步骤，提供了更大的灵活性和可访问性。 在使用信号量时，开发者需要注意正确管理和避免死锁，例如活锁和饥饿状态。同时，由于信号量的原子性，它在多线程编程中特别有用，能够有效地实现资源的并发控制和同步。 POSIX信号量是实现并发编程中关键的工具，它提供了高级别的同步机制，不仅可以确保资源的安全访问，还能实现复杂的工作调度和流程控制。正确理解和应用信号量机制，是编写高效、可靠的多线程和多进程程序的关键。