Linux线程同步之信号C语言实例

下面我将为你详细讲解关于“Linux线程同步之信号C语言实例”的完整攻略。在讲解之前，我们先来了解什么是线程同步和信号。

线程同步

线程同步是指多个线程为了完成某个共同的目标而协同工作，因此需要相互协作，以避免竞争条件（race conditions）和获得正确的结果。如果没有同步机制，每个线程都可能会并发地访问共享资源，并修改保存在共享资源中的数据。

常见的线程同步机制包括互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable）、信号量（Semaphore）等。

信号

在Linux操作系统中，信号（Signal）是进程之间通信的一种方式。当操作系统某个事件发生时，会向进程发送信号，进程能够进行处理，从而实现不同进程之间的通信。

Linux系统中常见的信号种类有：SIGKILL、SIGTERM、SIGSTOP、SIGCONT等，每个信号都有一个相应的编号（Signal Number）。

接下来，我们来看一下如何在C语言中实现Linux线程同步之信号。

信号C语言实例

信号可以通过调用signal()函数进行注册和处理。signal()函数的原型如下：

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

其中，第一个参数signum是要注册和处理的信号编号，第二个参数handler是用于处理该信号的函数指针。signal()函数的返回值是一个函数指针，该指针指向原来的信号处理函数。

1. 示例一：向进程发送信号

我们先来看一个简单的示例，下面的代码将向当前进程发送一个SIGUSR1信号：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void signal_handler(int signum)
{
    printf("Caught signal %d\n", signum);
}

int main()
{
    signal(SIGUSR1, signal_handler);
    printf("Waiting for signal...\n");
    while (1) {
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这个示例中，程序会一直等待，直到接收到SIGUSR1信号。当接收到该信号时，会调用注册的信号处理函数signal_handler()。

可以打开另一个终端窗口，并使用kill命令来向该进程发送信号。例如，执行下面的命令将向该进程发送一个SIGUSR1信号：

$ kill -USR1 <pid>

其中，是该进程的PID（Process ID）。

1. 示例二：线程同步

接下来，我们来看一个关于线程同步的示例。假设有两个线程，一个线程往管道（pipe）中写入数据，另一个线程从管道中读取数据。在这种情况下，为了避免竞争条件，需要使用互斥锁（Mutex）进行线程同步。

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t mutex;

void *write_thread(void *arg)
{
    int fd = *((int *)arg);
    char *msg = "Hello, World!\n";
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        write(fd, msg, strlen(msg));
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void *read_thread(void *arg)
{
    int fd = *((int *)arg);
    char buf[1024];
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        int n = read(fd, buf, sizeof(buf));
        buf[n] = '\0';
        printf("Received %d bytes: %s", n, buf);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
    return NULL;
}

int main()
{
    int fd[2];
    pipe(fd);
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_create(&tid1, NULL, write_thread, &fd[1]);
    pthread_create(&tid2, NULL, read_thread, &fd[0]);
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

在这个示例中，我们使用了互斥锁pthread_mutex_t来保护管道操作。当任意一个线程需要访问管道时，都会首先请求互斥锁，如果该锁已经被其他线程占用，则会进入等待状态，直到互斥锁被释放。在保证互斥锁有效的前提下，两个线程就可以安全地访问管道了。

以上就是“Linux线程同步之信号C语言实例”的完整攻略。在实际开发中，线程同步和信号处理都是非常重要的知识点，需要我们进行深入的研究和实践。