信号量本身代表一种资源，其本质是一个非负的整数计数器，被用来控制对公共资源的访问。换句话说，信号量的核心内容是信号量的值。其工作原理是：所有对共享资源操作的线程，在访问共享资源之前，都需要先操作信号量的值。操作信号量的值又可以称为 PV 操作， P 操作为申请信号量， V 操作为释放信号量。当申请信号量成功时，信号量的值减1，而释放信号量成功时，信号量的值加1。但是当信号量的值为 0 时，申请信号量时将会阻塞，其值不能减为负数。利用这一特性，即可实现对共享资源访问的控制。
信号量作为一种同步互斥机制，若用于实现互斥时，多线程只需设置一个信号量。若用于实现同步时，则需要设置多个信号量，并通过设置不同的信号量的初始值来实现线程的执行顺序。
本笔记将介绍基于 POSIX 的无名信号量，其信号量的操作与互斥锁类似。
#include <semaphore.h> int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);点击复制复制失败已复制
sem_init() 函数被用来进行信号量的初始化。参数 sem 表示信号量的标识符。
pshared 参数用来设置信号量的使用环境，其值为 0 ，表示信号量用于同一个进程的多个线程之间使用；其值为非 0 ，表示信号量用于进程间使用。 value 为重要的参数，表示信号量的初始值。
#include <semaphore.h> int sem_destroy(sem_t *sem);点击复制复制失败已复制
sem_destroy() 函数被用来摧毁信号量，参数 sem 表示信号量的标志符。
#include <semaphore.h> int sem_wait(sem_t *sem); int sem_trywait(sem_t *sem); int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);点击复制复制失败已复制
sem_wait() 函数用来执行申请信号量的操作，当申请信号量成功时，信号量的值减1，当信号量的值为 0 时，此操作将会阻塞，直到其他线程执行释放信号量。
sem_trywait() 函数与 sem_wait() 函数类似，唯一的区别在于 sem_trywait() 函数不会阻塞，当信号量为 0 时，函数直接返回错误码EAGAIN 。
sem_timedwait() 函数同样，多了参数 abs_timeout ，用来设置时间限制，如果在该时间内，信号量仍然不能申请，那么该函数不会一直阻塞，而是返回错误码 ETIMEOUT 。
#include <semaphore.h> int sem_post(sem_t *sem);点击复制复制失败已复制
sem_post() 函数用来执行释放信号量的操作，当释放信号量成功时，信号量的值加
1。
#include <semaphore.h> int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);点击复制复制失败已复制
sem_getvalue() 函数用于获得当前信号量的值，并保存在参数 sval 中。
信号量可以应用的场合很多，下例展示其使用方法：
#include <pthread.h> #include <stdio.h> #include <semaphore.h> #include <string.h> #define N 32 #define errlog(errmsg) \ do { \ perror(errmsg); \ printf("--%s--%s--%d--\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); \ return -1; \ } while (0) char buf[N] = ""; void *thread1_handler(void *arg) { while (1) { fgets(buf,N,stdin); buf[strlen(buf)-1] = '\0'; } pthread_exit("thread1...exit"); } void *thread2_handler(void *arg) { while (1) { printf("buf:%s\n",buf); sleep(1); } pthread_exit("thread2...exit"); } int main(int argc, const char *argv[]) { pthread_t thread1, thread2; if (pthread_create(&thread1, NULL, thread1_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create1 error"); } if (pthread_create(&thread2, NULL, thread2_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create2 error"); } pthread_join(thread1, NULL); pthread_join(thread2, NULL); return 0; }点击复制复制失败已复制
编译并运行，结果如下：
$ gcc main.c && ./a.out buf: buf: buf: buf:sssdfsdfad buf:sssdfsdfad buf:sssdfsdfad buf:sssdfsdfad点击复制复制失败已复制
可以看出，线程 1 中 fgets() 是一个阻塞函数，比较特殊。但是线程 2 在共享数据并不确定的情况下，轮询读取共享的数组，当终端输入内容后（线程1读取输入内容），线程 2 则读取输入的内容并将内容一直打印输出，这样的结果并不是程序的本意。
程序设计的目的是让线程 1 可以写数据，线程 2 读数据，并保证数据的实时、有效，因此在这里可以选择引入两个信号量，实现同步的操作，使线程可以按照一定的顺序实现写入与读取，如下所示：
#include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #define N 32 #define errlog(errmsg) \ do { \ perror(errmsg); \ printf("--%s--%s--%d--\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__); \ return -1; \ } while (0) char buf[N] = ""; sem_t sem1, sem2; void *thread1_handler(void *arg) { while (1) { sem_wait(&sem2); fgets(buf, N, stdin); buf[strlen(buf) - 1] = '\0'; sem_post(&sem1); } pthread_exit("thread1...exit"); } void *thread2_handler(void *arg) { while (1) { sem_wait(&sem1); printf("buf:%s\n", buf); sleep(1); sem_post(&sem2); } pthread_exit("thread2...exit"); } int main(int argc, const char *argv[]) { pthread_t thread1, thread2; if (sem_init(&sem1, 0, 0) < 0) { errlog("sem_init error"); } if (sem_init(&sem2, 0, 1) < 0) { errlog("sem_init error"); } if (pthread_create(&thread1, NULL, thread1_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create1 error"); } if (pthread_create(&thread2, NULL, thread2_handler, NULL) != 0) { errlog("pthread_create2 error"); } pthread_join(thread1, NULL); pthread_join(thread2, NULL); sem_destroy(&sem1); sem_destroy(&sem2); return 0; }点击复制复制失败已复制
编译并运行，结果如下：
$ gcc main.c && ./a.out hello buf:hello world buf:world点击复制复制失败已复制
线程 2 一开始就不会直接输出，而是阻塞等待；当线程 1 对共享资源写操作完成之后，可以进行读操作并输入，之后可以继续写入并读取，后续维持此状态。
