POSIX信号量详解：无名与有名信号量的使用

"这篇文档介绍了POSIX信号量API，包括信号量的概念、功能以及两种实现机制：无名信号量和命名信号量。信号量作为操作系统中实现互斥和同步的重要工具，由一个非负整型变量及wait和signal操作组成。wait操作减少信号量的值，若值为0则挂起线程；signal操作增加信号量的值，或唤醒等待的线程。POSIX无名信号量适用于进程内的线程同步，通过sem_init进行初始化，参数包括信号量指针、共享范围标志和初始值。当初始化失败时，会返回-1并设置errno。" 正文: 信号量是操作系统中的一个重要概念，由荷兰计算机科学家E.W.Dijkstra提出，它是一种用于控制多个进程或线程访问共享资源的方式，从而实现并发执行的同步和互斥。在POSIX系统中，信号量被定义为`sem_t`类型，并提供了多种操作函数。 信号量的核心在于其包含的非负整型变量S，它表示资源的数量。wait操作（也称down、P或lock）会尝试减少S的值，如果S大于0，则操作成功并继续执行；如果S等于0，意味着资源暂时不可用，线程会被挂起等待。相反，signal操作（又称up、V、unlock或post）会增加S的值，如果此时有线程因wait操作被挂起，signal会唤醒其中一个线程，让其继续执行。 在POSIX系统中，有两个主要的信号量类型：无名信号量和命名信号量。无名信号量主要用于同一进程中的线程间同步，它们不能跨进程共享。通过`sem_init`函数可以初始化无名信号量，该函数接受三个参数：信号量的指针`sem`，共享标志`pshared`（决定是否跨进程共享），以及初始值`value`。`pshared`参数为0表示仅限进程内使用，非零则允许跨进程访问。初始化失败时，`sem_init`会返回-1，并设置errno以指示错误原因，如value超过`SEM_VALUE_MAX`上限会导致`EINVAL`错误。 命名信号量，顾名思义，是可以通过名称来识别和访问的信号量，通常用于不同进程间的同步。它们可以通过系统调用`sem_open`创建和打开，允许跨进程共享。命名信号量的使用更为复杂，但提供了更大的灵活性，可以在不共享内存的情况下协调不同进程的行为。 POSIX信号量API提供了一套强大的工具，使得程序员能够有效地解决并发编程中的同步和互斥问题。无论是简单的互斥访问，还是复杂的资源管理，信号量都能发挥关键作用。正确理解和运用信号量是开发高效、可靠的多线程或多进程应用的基础。通过熟练掌握这些API，开发者可以更好地控制程序的并发行为，避免竞争条件和死锁等常见并发问题。