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Linux信号量实现可控队列示例

本例展示了Linux信号量的基本用法，通过两个线程分别对一个公用队列进行入队和出队操作，利用信号量进行控制。当队列为空时，出队操作可以被阻塞；当队列满时，入队操作可以被阻塞。

常用的信号量函数包括：

• sem_init：初始化信号量sem_t，可以指定初始值和是否共享。
• sem_wait：一直阻塞等待直到信号量值大于0。
• sem_timedwait：阻塞等待若干时间直到信号量值大于0。
• sem_post：使信号量加1。
• sem_destroy：释放信号量，与sem_init对应。

以下是实现可控队列的代码示例：

#ifndef MSGDEQUEUE_H#define MSGDEQUEUE_H#include "tmutex.h"#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        using namespace std;template
        
         class CMessageDequeue {public: CMessageDequeue(size_t MaxSize) : m_MaxSize(MaxSize) { sem_init(&m_enques, 0, m_MaxSize); sem_init(&m_deques, 0, 0); } ~CMessageDequeue() { sem_destroy(&m_enques); sem_destroy(&m_deques); } int sem_wait_i(sem_t *psem, int mswait) { if (mswait == -1) { return 0; } while (((rv = sem_wait(psem)) != 0) && (errno == EINTR)) { //屏蔽中断 } return rv; } bool push_back(const T& item, int mswait) { if (mswait == -1) { return false; } if (sem_wait_i(&m_enques, mswait) != 0) { //入队信号量被阻塞 return false; } // 定界加锁 AUTO_GUARD(g, MUTEX_TYPE, m_lock); try { m_data.push_back(item); cout << "push " << item << endl; sem_post(&m_deques); return true; } catch (...) { return false; } } bool pop_front(T& item, bool bpop, int mswait) { if (mswait == -1) { return false; } if (sem_wait_i(&m_deques, mswait) != 0) { return false; } // 定界加锁 AUTO_GUARD(g, MUTEX_TYPE, m_lock); try { item = m_data.front(); if (bpop) { m_data.pop_front(); cout << "pop " << item << endl; } sem_post(&m_enques); return true; } catch (...) { return false; } }private: MUTEX_TYPE m_lock; deque
         
           m_data; size_t m_MaxSize; sem_t m_enques; sem_t m_deques;};
         
        
       
      
     
    
   

测试代码如下：

#include "msgdequeue.h"#include 
   
    #include 
    
     #include using namespace std;void* get_thread(void* arg) {    thread* t = (thread*)arg;    while(true) {        sleep(1000); // 每隔1秒取一次        int a = -1;        if (qq.pop_front(a, true, 1000)) {            cout << "pop failed. size=" << qq.size() << endl;        }    }}void* put_thread(void* arg) {    int i = 0;    while(i <= 30) {        i++;        if (qq.push_back(i, -1) == false) {            cout << "无法入队" << endl;        }    }    return NULL;}int main() {    CMessageDequeue
     
       qq(5); // 定义一个最大容量为5的队列    pthread_t pget, pput;    pthread_create(&pget, NULL, get_thread, NULL);    pthread_create(&pput, NULL, put_thread, NULL);    pthread_join(pget, NULL);    pthread_join(pput, NULL);    return 0;}
     
    
   

编译命令：

g++ msgdequeue.h test.cpp -lpthread -lrt -o test

运行程序：

./test

说明：

• 两个线程分别模拟入队和出队操作。
• put_thread线程将30个元素依次入队，每入队5个元素后会阻塞。
• get_thread线程每隔1000毫秒从队列取一个元素。
• 队列最大容量为5，入队和出队操作都可以被信号量控制。

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