Semaforji POSIX v C

»Čeprav ima vsak programski jezik veliko knjižnic za posebne namene, ima knjižnica POSIX za C svoje mesto. Zasnovan je bil za ustvarjanje velike harmonije med procesi in veliko pomaga pri uporabi večnitnosti v programih, tj. ustvarjanju več niti in sinhronizaciji njihovega izvajanja. V današnjem vodniku boste videli preprosto ilustracijo uporabe semaforjev POSIX v C. Za osnovne primere kode C moramo konfigurirati njegov prevajalnik v sistemu. Pred tem pa moramo sistem posodobiti, saj je to nujen korak za nemoteno izvajanje kode. Zato je poizvedba, prikazana v priloženem posnetku, nujna za posodobitev in nadgradnjo vašega operacijskega sistema Linux s pripomočkom »apt«.«

Ta postopek je za nemoteno izvajanje posodobitev zahteval približno 55 Kb prostora na vaši platformi Linux. Če ste pripravljeni dati toliko prostora, tapnite »y«, da nadaljujete. Obdelava bo končana v nekaj minutah.

Ko bo sistem v celoti nadgrajen, bomo konfigurirali prevajalnik jezika C v našem sistemu s pripomočkom apt-get v ukazu “install”. Uporabite 'gcc' kot ključno besedo in to je to.

sem_init()

Svež semafor bi bil ustvarjen, ko bi že obstajal neidentificirani semafor pri 's'; drugače bo ta že obstoječi semafor zavržen. V tej metodi »s« pomeni primerek semaforja, ki je bil izdelan, skupno rabo pa je signal ali zastavica, ki označuje, ali se lahko semafor distribuira z metodo forked() ali kako drugače. Vhodna vrednost služi kot nastavljena začetna točka semaforja.

Sem_wait()

Z izvedbo dejanja zaklepanja semaforja na semaforju, ki je določen z 's', metoda sem_wait() zadrži ta semafor. Postopek sem-wait bo uporabljen za ohranitev semaforja ali njegovo pustite stati v vrsti. Nekateri prej preobremenjeni procesi se prebudijo, ko drug proces prikliče sem_post().

no_post()

Ko se kliče sem post, se vrednost poveča, nato pa se začne izvajati ena od predhodno varnostno kopiranih ali čakajočih operacij, tj. odklene že zaklenjen semafor.

no_destroy()

Inicializiran brezimni semafor 's' se uniči z uporabo funkcije sem destroy().

Primer

Da bi razumeli semaforje, bomo najprej ustvarili datoteko C in ji nato dodali kodo. Če ga želite ustvariti, uporabite poizvedbo »dotik« in novo datoteko boste našli v domači mapi vašega sistema.

Zdaj morate svojo prazno datoteko C odpreti s preprostim urejevalnikom, da v njej ustvarite dobro kodo. Doslej smo preizkušali »nano« urejevalnik, kot je prikazano na spodnjem posnetku.

Vsi vemo, da vsi programski jeziki ne morejo delovati brez knjižnic, saj te knjižnice vsebujejo veliko število razredov, struktur, funkcij in objektov, ki jih je treba uporabiti za celotno delovanje sistema. Zato začenjamo ta program C z uporabo nekaterih osnovnih knjižnic, ki jih je treba imeti za semaforje POSIX.

Za uporabo teh knjižnic v kodi moramo uporabiti znak »#« s ključno besedo »vključi« za vsako knjižnico. Trenutno smo dodali skupaj 4 knjižnice, ki jih mora imeti ta program. V nasprotnem primeru naš program ne bo deloval pravilno. Prva knjižnica glav 'stdio.h' je običajno obvezna v vsakem programu C, ker nam omogoča vhodne in izhodne operacije v kodi. Zato ga uporabljamo za gladko dodajanje vhodov in pridobivanje izhodov iz kode. Druga knjižnica, ki jo tukaj uporabljamo, je »pthread.h«, ki je nujna za uporabo programiranja niti, tj. večnitnosti.

To knjižnico bomo uporabljali za ustvarjanje niti v programu. Naslednja in najpomembnejša knjižnica v tej kodi je 'semaphore.h'. Uporabljen je bil za gladko sinhronizacijo niti. Nenazadnje je knjižnica »unistd.h«, ki nam omogoča uporabo uporabniško določenih raznih funkcij in konstant. Zdaj smo deklarirali semafor 's' z uporabo vgrajenega predmeta 'sem_t' knjižnice semaforjev. Tukaj je uporabniško definirana funkcija 'T' niti brez povratnega tipa. Za izvajanje sinhronizacije je uporabljal nekatere vgrajene funkcije semaforja. Funkcija sem_wait() je tukaj, da zadrži semafor 's' z uporabo znaka '&'.

Znotraj zadrževanja se je izvedel stavek printf() skupaj s funkcijo »spanje«, da je ta program zaspal za 4 sekunde. Drugi stavek printf() prikaže novo sporočilo in funkcija sem_post() se izvede, da sprosti zaklepanje semaforja 's.'

Poglejmo si dobro metodo main() tega programa C za semaforje. Funkcija sem_init() je bila tukaj uporabljena za ustvarjanje novega semaforja »s«, ki ni bil distribuiran z metodo forked(), tj. »0«, njegova začetna točka pa je nastavljena na 1. Objekt pthread_t iz pthread knjižnica C je bila uporabljena za ustvarjanje dveh niti z uporabo dveh predmetov niti, o1 in o2. Stavek printf() je tukaj, da pokaže, da bomo ustvarili prvo nit s funkcijo pthread_create() v naslednji vrstici.

Tej funkciji smo posredovali predmet niti o1 z omejitvami NULL in klicali funkcijo »T«, tako da smo jo posredovali v parametrih. Po 4 sekundah mirovanja je bila ustvarjena druga nit z objektom o2 in funkcija pthread_join() je tu uporabljena za združevanje niti s funkcijo main(). Funkcija sem_destroy() je tukaj, da uniči semafor 's', sproščene pa bodo tudi vse blokirane niti.

Program C prevajamo s prevajalnikom “Gcc”; možnosti “-lrt” in “-lpthread” se uporabljajo za izvajanje funkcij niti POSIX. Pri izvajanju poizvedbe ».a/.out« je bila ustvarjena prva nit. Po natisu prvega sporočila preide v stanje mirovanja.

Druga nit se je sinhronizirala in po 4 sekundah se je prva sprostila, druga nit pa se je zaklenila za 4 sekunde.

Na koncu je bila izdana tudi druga nit.

Zaključek

To je vse o semaforjih POSIX v C, medtem ko uporablja nekatere njegove glavne funkcije za sinhronizacijo različnih niti. Po pregledu tega članka boste vse bolj razumeli POSIX.